基于空間相關特征的巖石劈拉變形破損機制研究
發(fā)布時間:2021-10-06 15:41
為使構建的數值模型與真實巖石結構更為符合,提高非均質巖石細觀力學模型計算的精度,本文通過引入空間相關長度和各向異性參數,發(fā)展了空間相關特征方法。以板巖和花崗巖為主要研究對象,通過采用Matlab與顆粒流軟件PFC2D,結合細觀參數反演技術,分別建立能夠表征板巖不同片理方向及反映花崗巖細觀結構特征的顆粒元力學模型,進行巴西劈裂數值仿真試驗,研究了板巖的各向異性特征和花崗巖的破損行為及其斷裂機制;诳臻g相關特征方法,既能夠更真實地反映巖石的實際細觀結構分布特征,也可考慮巖石本身存在的多相礦物及其礦物成分含量,可方便高效地建立不同類型巖石的細觀力學模型。基于該方法,結合顆粒流軟件能較好地模擬巖石類材料的力學特征及變形破裂規(guī)律,與試驗結果表現(xiàn)出良好的一致性,為研究巖石等準脆性材料的變形破損行為提供了一種新的思路與參考。論文主要研究工作和創(chuàng)新成果有:(1)從空間相關的角度出發(fā),引入空間相關長度和各向異性參數,構建了空間相關隨機場的數值實現(xiàn),并對其在不同類型巖石中的細觀結構表征結果進行了分析討論;(2)以板巖為研究對象,通過確定空間相關長度和各向異性參數,建立能夠反映板巖細...
【文章來源】:華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:94 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
單軸拉伸的規(guī)則三角形格構[38]
3.1.1 平行粘結模型顆粒離散元的運算是顆粒之間相互作用,產生的接觸力及運動不斷更新循環(huán)的過程,其計算原理可見圖3-1,首先判斷不同顆粒單元的位置及半徑,確定出不同顆粒之間的接觸關系,并由力-位移關系計算得到不同顆粒之間的接觸力;然后采用牛頓第二定律,由顆粒單元的接觸力計算得到不同顆粒的運動變量(速度、加速度、位移等);隨后顆粒根據運動變量發(fā)生運動,從而變換其所處位置并與其它顆粒產生新的接觸關系。按照上述步驟不斷循環(huán)計算,當模型發(fā)生破壞或達到設定的結束條件時結束計算。本文采用顆粒離散元的平行粘結模型來模擬巖石類材料的變形和損傷破壞過程,如圖 3-2 所示,平行粘結模型中顆粒與顆粒之間通過一系列平行的粘結彈簧連接,該模型可以在顆粒間傳遞力和力矩。模型中力學參數包含顆粒本身的力學剛度及粘結彈簧剛度兩部分內容
礦物光譜
【參考文獻】:
期刊論文
[1]紅砂巖張拉破壞過程中的線性儲能和耗能規(guī)律[J]. 宮鳳強,羅松,李夕兵,閆景一. 巖石力學與工程學報. 2018(02)
[2]基于顆粒離散元模型的不同加載速率下花崗巖數值試驗研究[J]. 張學朋,蔣宇靜,王剛,王建昌,吳學震,張永政. 巖土力學. 2016(09)
[3]基于巴西劈裂試驗的頁巖強度與破壞模式研究[J]. 楊志鵬,何柏,謝凌志,李存寶,王俊. 巖土力學. 2015(12)
[4]平臺巴西劈裂試驗確定巖石抗拉強度的理論分析[J]. 黃耀光,王連國,陳家瑞,張繼華. 巖土力學. 2015(03)
[5]Particle flow study on strength and meso-mechanism of Brazilian splitting test for jointed rock mass[J]. Sheng-Qi Yang,Yan-Hua Huang. Acta Mechanica Sinica. 2014(04)
[6]基于數字圖像技術的巖土材料有限元-離散元分析[J]. 嚴成增,鄭宏,孫冠華,葛修潤. 巖土力學. 2014(08)
[7]含層理構造的非均質片麻巖巴西劈裂試驗及離散單元法數值模擬研究[J]. 譚鑫,HEINZ Konietzky. 巖石力學與工程學報. 2014(05)
[8]軟板巖膨脹特性試驗及微觀機制分析[J]. 左清軍,吳立,袁青,陸中玏,李波. 巖土力學. 2014(04)
[9]Particle shape characterisation and its application to discrete element modelling[J]. Kenneth C.Williams,Wei Chen,Sebastian Weeger,Timothy J.Donohue. Particuology. 2014(01)
[10]基于顆粒流的平臺圓盤巴西劈裂和巖石抗拉強度[J]. 孟京京,曹平,張科,譚鵬. 中南大學學報(自然科學版). 2013(06)
碩士論文
[1]風化花崗巖破損行為的試驗及細觀解析[D]. 康政.華南理工大學 2014
本文編號:3420303
【文章來源】:華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:94 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
單軸拉伸的規(guī)則三角形格構[38]
3.1.1 平行粘結模型顆粒離散元的運算是顆粒之間相互作用,產生的接觸力及運動不斷更新循環(huán)的過程,其計算原理可見圖3-1,首先判斷不同顆粒單元的位置及半徑,確定出不同顆粒之間的接觸關系,并由力-位移關系計算得到不同顆粒之間的接觸力;然后采用牛頓第二定律,由顆粒單元的接觸力計算得到不同顆粒的運動變量(速度、加速度、位移等);隨后顆粒根據運動變量發(fā)生運動,從而變換其所處位置并與其它顆粒產生新的接觸關系。按照上述步驟不斷循環(huán)計算,當模型發(fā)生破壞或達到設定的結束條件時結束計算。本文采用顆粒離散元的平行粘結模型來模擬巖石類材料的變形和損傷破壞過程,如圖 3-2 所示,平行粘結模型中顆粒與顆粒之間通過一系列平行的粘結彈簧連接,該模型可以在顆粒間傳遞力和力矩。模型中力學參數包含顆粒本身的力學剛度及粘結彈簧剛度兩部分內容
礦物光譜
【參考文獻】:
期刊論文
[1]紅砂巖張拉破壞過程中的線性儲能和耗能規(guī)律[J]. 宮鳳強,羅松,李夕兵,閆景一. 巖石力學與工程學報. 2018(02)
[2]基于顆粒離散元模型的不同加載速率下花崗巖數值試驗研究[J]. 張學朋,蔣宇靜,王剛,王建昌,吳學震,張永政. 巖土力學. 2016(09)
[3]基于巴西劈裂試驗的頁巖強度與破壞模式研究[J]. 楊志鵬,何柏,謝凌志,李存寶,王俊. 巖土力學. 2015(12)
[4]平臺巴西劈裂試驗確定巖石抗拉強度的理論分析[J]. 黃耀光,王連國,陳家瑞,張繼華. 巖土力學. 2015(03)
[5]Particle flow study on strength and meso-mechanism of Brazilian splitting test for jointed rock mass[J]. Sheng-Qi Yang,Yan-Hua Huang. Acta Mechanica Sinica. 2014(04)
[6]基于數字圖像技術的巖土材料有限元-離散元分析[J]. 嚴成增,鄭宏,孫冠華,葛修潤. 巖土力學. 2014(08)
[7]含層理構造的非均質片麻巖巴西劈裂試驗及離散單元法數值模擬研究[J]. 譚鑫,HEINZ Konietzky. 巖石力學與工程學報. 2014(05)
[8]軟板巖膨脹特性試驗及微觀機制分析[J]. 左清軍,吳立,袁青,陸中玏,李波. 巖土力學. 2014(04)
[9]Particle shape characterisation and its application to discrete element modelling[J]. Kenneth C.Williams,Wei Chen,Sebastian Weeger,Timothy J.Donohue. Particuology. 2014(01)
[10]基于顆粒流的平臺圓盤巴西劈裂和巖石抗拉強度[J]. 孟京京,曹平,張科,譚鵬. 中南大學學報(自然科學版). 2013(06)
碩士論文
[1]風化花崗巖破損行為的試驗及細觀解析[D]. 康政.華南理工大學 2014
本文編號:3420303
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