混凝土断裂韧度及临界裂缝尖端张开位移——基于虚拟裂缝模型的分析 被引量：11

1

作者 吴智敏 徐世烺 王金来 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2002年第1期29-34,共6页

将虚拟裂缝模型与线弹性断裂力学相结合 ,利用楔入劈拉试件在实验中测得的最大荷载Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc,求得了混凝土裂缝亚临界扩展量Δac 的解析解 ,据此计算了最大尺寸为 12 0 0mm× 12 0 0mm× 2 0 0mm的楔入... 将虚拟裂缝模型与线弹性断裂力学相结合 ,利用楔入劈拉试件在实验中测得的最大荷载Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc,求得了混凝土裂缝亚临界扩展量Δac 的解析解 ,据此计算了最大尺寸为 12 0 0mm× 12 0 0mm× 2 0 0mm的楔入劈拉混凝土试件的起裂断裂韧度KsIc、失稳断裂韧度KeIc及临界裂缝尖端张开位移CTODc 研究结果表明 ,随着试件尺寸的增加 ,Δac 增大 ,但其增长幅度明显减小 ;而KsIc、KeIc、CTODc 却是与试件尺寸无关的断裂参数 因此 ,双K断裂准则可很好地描述混凝土裂缝的起裂。 展开更多

关键词 混凝土 断裂韧度 虚拟裂缝模型

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基于虚拟裂缝模型的钢筋混凝土最大锈胀力模型 被引量：2

2

作者 卢鹏程 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期25-26,28,共3页

应用虚拟裂缝模型分析了混凝土保护层锈胀开裂的锈胀力。首先,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的最大膨胀力理论预测模型。然后通过与文献中的试验数据比较,验证了本研究数值方法... 应用虚拟裂缝模型分析了混凝土保护层锈胀开裂的锈胀力。首先,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的最大膨胀力理论预测模型。然后通过与文献中的试验数据比较,验证了本研究数值方法的有效性。 展开更多

关键词 混凝土 虚拟裂缝模型 锈蚀 最大锈胀力

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混凝土等效断裂韧度的虚拟裂缝模型解析方法.

3

作者 刘永光 李忠献 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A01期11-14,共4页

建立了一种求解基于虚拟裂缝模型的混凝土等效断裂韧度的实用解析方法.首先将虚拟裂缝区粘聚力作为相应的边界条件,运用修正的剪滞理论,根据能量法则推导出一种求解混凝土等效断裂韧度的解析计算模式;最后对照相关试验数据,得到了对应... 建立了一种求解基于虚拟裂缝模型的混凝土等效断裂韧度的实用解析方法.首先将虚拟裂缝区粘聚力作为相应的边界条件,运用修正的剪滞理论,根据能量法则推导出一种求解混凝土等效断裂韧度的解析计算模式;最后对照相关试验数据,得到了对应数值解的解析解,且与相关试验对应的数值解相比,解析解的均方差和变异系数更小,具有更好的鲁棒性.由此可以得出结论,所提出的解析计算模式为求解混凝土等效断裂韧度提供了一种可靠的实用解析方法. 展开更多

关键词 混凝土 等效断裂韧度 虚拟裂缝模型 粘聚力 剪滞理论

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基于裂缝扩展准则的混凝土重力坝裂缝扩展全过程数值分析 被引量：8

4

作者 许青 邓涛 +1 位作者 董伟 吴智敏 《建筑科学与工程学报》 CAS 2009年第3期49-54,共6页

将裂缝扩展准则应用于混凝土重力坝裂缝扩展全过程分析,结合虚拟裂缝模型计算了经典混凝土重力坝模型的断裂特性,并与其他数值方法进行了对比。结果表明:利用该数值方法得到的混凝土重力坝模型的外荷载-裂缝口张开位移曲线及裂缝扩展路... 将裂缝扩展准则应用于混凝土重力坝裂缝扩展全过程分析,结合虚拟裂缝模型计算了经典混凝土重力坝模型的断裂特性,并与其他数值方法进行了对比。结果表明:利用该数值方法得到的混凝土重力坝模型的外荷载-裂缝口张开位移曲线及裂缝扩展路径与试验结果均吻合良好;当给定了混凝土材料的起裂断裂韧度、断裂能、抗拉强度等参数后,即可采用该数值方法对混凝土重力坝裂缝扩展全过程进行分析。 展开更多

关键词 裂缝扩展准则 混凝土重力坝 数值分析 虚拟裂缝模型 抗拉强度

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裂纹扩展过程中线性内聚力模型计算的半解析有限元法 被引量：7

5

作者 王承强 郑长良 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期146-151,共6页

提出了求解基于线性内聚力模型的平面裂纹扩展问题的半解析有限元法,利用弹性平面扇形域哈密顿体系的方程,通过分离变量法及共轭辛本征函数向量展开法,推导了一个环形和一个圆形奇异超级解析单元列式,组装这两个超级单元能准确地描述裂... 提出了求解基于线性内聚力模型的平面裂纹扩展问题的半解析有限元法,利用弹性平面扇形域哈密顿体系的方程,通过分离变量法及共轭辛本征函数向量展开法,推导了一个环形和一个圆形奇异超级解析单元列式,组装这两个超级单元能准确地描述裂纹表面作用有双线性内聚力的平面裂纹尖端场。将该解析元与有限元相结合,构成半解析的有限元法,可求解任意几何形状和载荷的基于线性内聚力模型的平面裂纹扩展问题。典型算例的计算结果表明本文方法简单有效,具有令人满意的精度。 展开更多

关键词 哈密顿体系 裂纹扩展 内聚力 DUGDALE模型 虚拟裂缝模型 半解析有限元法

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基于能量理论的混凝土梁裂缝口张开位移分析

6

作者 余学芳 《人民黄河》 CAS 北大核心 2012年第1期126-127,130,共3页

混凝土结构在未使用之前往往已经存在裂缝,在外荷载作用下,混凝土内部微裂缝会不断产生、扩展,成为混凝土破坏的根源,因此有必要计算混凝土已有裂缝口的张开位移。应用基于能量理论的裂缝扩展准则和虚拟裂缝模型,通过编程来模拟混凝土... 混凝土结构在未使用之前往往已经存在裂缝,在外荷载作用下,混凝土内部微裂缝会不断产生、扩展,成为混凝土破坏的根源,因此有必要计算混凝土已有裂缝口的张开位移。应用基于能量理论的裂缝扩展准则和虚拟裂缝模型,通过编程来模拟混凝土梁混合裂缝的扩展,对于混凝土梁裂缝口张开位移的计算是有效的;切口深度增大时,裂缝口张开位移增大;弹性模量增大时,裂缝口张开位移减小,混凝土的抗裂性能得到加强。 展开更多

关键词 混凝土梁 能量准则 虚拟裂缝模型 切口深度 裂缝口张开位移

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碳纤维布加固含裂缝混凝土梁的裂缝扩展阻力性能

7

作者 徐庆钟 易富民 余贵廷 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第4期65-68,共4页

基于虚拟裂缝模型和试验测得的荷载与裂缝口张开位移曲线,计算得到碳纤维(CFRP)加固含裂缝混凝土梁的裂缝扩展阻力曲线,并讨论试件尺寸对CFRP加固试件阻力性能的影响.结果表明,CFRP加固试件中也存在断裂过程区长度减小的现象,纤维布的... 基于虚拟裂缝模型和试验测得的荷载与裂缝口张开位移曲线,计算得到碳纤维(CFRP)加固含裂缝混凝土梁的裂缝扩展阻力曲线,并讨论试件尺寸对CFRP加固试件阻力性能的影响.结果表明,CFRP加固试件中也存在断裂过程区长度减小的现象,纤维布的阻裂作用是影响CFRP加固试件裂缝扩展阻力性能的关键因素,并且试件高度和初始裂缝长度对CFRP加固试件的阻裂性能无明显影响. 展开更多

关键词 混凝土 CFRP布 断裂阻力 虚拟裂缝模型

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岩石脆性破坏全过程的准态基近场动力学方法 被引量：1

8

作者 刘造保 田锋 周金鑫 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1395-1410,共16页

近场动力学(peridynamics,PD)作为一种新兴方法,正展现出成为一种分析复杂岩体力学响应方法的巨大潜力.然而,键基近场动力学与连续介质力学联系薄弱,缺乏对岩石多类型断裂模式和峰后行为的处理能力,而且接触-摩擦模型严重简化.为此,提... 近场动力学(peridynamics,PD)作为一种新兴方法,正展现出成为一种分析复杂岩体力学响应方法的巨大潜力.然而,键基近场动力学与连续介质力学联系薄弱,缺乏对岩石多类型断裂模式和峰后行为的处理能力,而且接触-摩擦模型严重简化.为此,提出了一种准态基近场动力学方法.首先,通过基于键型区分的力密度计算方法,实现了键的应力张量计算,加深了其与连续介质力学的联系;然后,提出了一种通用式的断裂准则引入思路,推导了一种适于当前理论的单直线型虚拟裂缝模型,实现了对岩石多类型脆性破坏的全过程模拟;最后,通过粒子网格孪生算法,实现了不同介质状态的物质点和孪生网格的同步处理,通过势函数和库伦摩擦定律,实现了对各类接触情形和接触程度的准确判断和表征,并增加了考虑摩擦系数的摩擦力密度计算.已有算例表明,模拟结果与实验结果的吻合程度很高.这使得完善后的近场动力学的近场动力学处理非连续介质形成-演化过程的能力得到了有效提升,扩充了原有的理论框架和适用范围. 展开更多

关键词 近场动力学 脆性岩石 断裂模式 虚拟裂缝模型 接触-摩擦模型

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沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝开裂研究 被引量：14

9

作者 刘海成 宋玉普 +1 位作者 姚国军 吴智敏 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期104-109,共6页

根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点,分别将矩形诱导缝简化为穿透形裂缝和深埋椭圆形裂缝,假定为I型开裂;考虑相邻裂缝的影响,采用虚拟裂缝模型和线弹性断裂力学相结合的方法,建立了诱导缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效应力强度因子的... 根据碾压混凝土拱坝诱导缝构造特点,分别将矩形诱导缝简化为穿透形裂缝和深埋椭圆形裂缝,假定为I型开裂;考虑相邻裂缝的影响,采用虚拟裂缝模型和线弹性断裂力学相结合的方法,建立了诱导缝失稳扩展时的亚临界扩展量和等效应力强度因子的解析表达式.结合碾压混凝土的试验断裂参数,计算了沙牌碾压混凝土拱坝诱导缝的等效强度,并将此结果应用到三维非线性应力场仿真分析中,对沙牌拱坝进行了开裂计算分析.计算结果表明,等效强度可以作为诱导缝的开裂准则. 展开更多

关键词 碾压混凝土拱坝 诱导缝 等效强度 虚拟裂缝模型 断裂参数

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活性粉末混凝土断裂性能的试验研究 被引量：16

10

作者 姚志雄 周健 周瑞忠 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 2006年第6期654-659,共6页

采用虚拟裂缝模型结合线弹性断裂力学,分析了掺与不掺纤维活性粉末混凝土(RPC)的断裂特性.结果显示,RPC中掺入钢纤维后,其裂缝的扩展受到限制,而断裂韧度、裂缝尖端亚临界扩展量和裂缝尖端张开位移(CTODc)大大提高,韧性得到显著改善.另... 采用虚拟裂缝模型结合线弹性断裂力学,分析了掺与不掺纤维活性粉末混凝土(RPC)的断裂特性.结果显示,RPC中掺入钢纤维后,其裂缝的扩展受到限制,而断裂韧度、裂缝尖端亚临界扩展量和裂缝尖端张开位移(CTODc)大大提高,韧性得到显著改善.另外还给出了掺与不掺纤维RPC各断裂参数随纤维掺量的变化规律,分析了其断裂破坏的机理. 展开更多

关键词 纤维增强 断裂韧度 虚拟裂缝模型 裂缝尖端亚临界扩展量 纤维掺量

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氧化锆陶瓷切削加工有限元仿真分析 被引量：6

11

作者 薛建勋 孙全平 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期28-29,80,共3页

从断裂力学的角度阐述了氧化锆陶瓷切削加工时的本构关系。采用ABAQUS软件对其正交切削过程进行了建模与仿真,分析了裂纹产生与扩展的机理、主应力变化的规律以及切削深度对裂纹分布的影响,通过仿真分析与实验结果进行比较,表明了切削... 从断裂力学的角度阐述了氧化锆陶瓷切削加工时的本构关系。采用ABAQUS软件对其正交切削过程进行了建模与仿真,分析了裂纹产生与扩展的机理、主应力变化的规律以及切削深度对裂纹分布的影响,通过仿真分析与实验结果进行比较,表明了切削加工有限元分析法的有效性,对优化工艺参数具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 断裂力学 虚拟裂缝模型 脆性断裂

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地下结构开裂问题可靠度分析 被引量：3

12

作者 武清玺 张玉惠 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1997年第6期31-36,共6页

采用虚拟裂缝模型，建立了用随机有限元分析地下结构开裂问题可靠度的计算方法，导出了有关公式．对某水电站地下厂房顶拱开裂问题的可靠度分析，得到与实际情况相符合的结果，验证了本方法的正确性和实用性．

关键词 地下结构 虚拟裂缝模型 可靠性分析 开裂 水电站

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混凝土二维复合型软化曲线的一种推算方法 被引量：2

13

作者 邵勇 王向东 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期430-433,共4页

基于虚拟裂缝模型(FCM),通过对混凝土二维复合型裂缝梁试验数据的拟合,得到了ⅠⅡ,ⅠⅢ,ⅡⅢ3种二维复合型软化方程中参数α,β的数学表达式.据此表达式可直接求得二维复合型缝端2个应力强度因子之任意比值(即任意权重比)下混凝土二维... 基于虚拟裂缝模型(FCM),通过对混凝土二维复合型裂缝梁试验数据的拟合,得到了ⅠⅡ,ⅠⅢ,ⅡⅢ3种二维复合型软化方程中参数α,β的数学表达式.据此表达式可直接求得二维复合型缝端2个应力强度因子之任意比值(即任意权重比)下混凝土二维复合型的软化曲线.这克服了通过试验求软化曲线的困难,为断裂能GF计算及损伤分析等提供了方便. 展开更多

关键词 混凝土 虚拟裂缝模型 应力强度因子 软化曲线 软化方程

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碾压混凝土拱坝诱导缝的半解析有限元计算 被引量：1

14

作者 张小刚 宋玉普 +1 位作者 王承强 吴志敏 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期13-17,共5页

在碾压混凝土诱导缝缝端建立奇异超级解析单元,将该解析元与有限元相结合,在单裂纹平面半解析有限元基础上,建立了多裂纹平面半解析有限元程序,计算了碾压混凝土三点弯曲梁断裂参数和拱坝诱导缝等效强度随高程、缝大小和间距等的变化情... 在碾压混凝土诱导缝缝端建立奇异超级解析单元,将该解析元与有限元相结合,在单裂纹平面半解析有限元基础上,建立了多裂纹平面半解析有限元程序,计算了碾压混凝土三点弯曲梁断裂参数和拱坝诱导缝等效强度随高程、缝大小和间距等的变化情况,并同其他文献结论和计算模型进行了对比和验证。 展开更多

关键词 碾压混凝土 诱导缝 虚拟裂缝模型 断裂参数 半解析有限元法

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用损伤法计算混凝土断裂过程区的等效缝长 被引量：1

15

作者 王跃锋 王向东 +1 位作者 华曦 刘梦和 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期210-213,共4页

在混凝土结构宏观裂缝前缘存在一定范围的断裂过程区,若考虑其影响,则裂缝失稳扩展的临界缝长已不再是初始缝长a0,而是最大荷载对应的等效临界缝长ac,即ac=a0+Δae,其中Δae是断裂过程区的等效裂缝长度。损伤力学认为混凝土从开始受力... 在混凝土结构宏观裂缝前缘存在一定范围的断裂过程区,若考虑其影响,则裂缝失稳扩展的临界缝长已不再是初始缝长a0,而是最大荷载对应的等效临界缝长ac,即ac=a0+Δae,其中Δae是断裂过程区的等效裂缝长度。损伤力学认为混凝土从开始受力到最终破坏的整个过程就是一个损伤产生、积累、发展的过程。在计算断裂过程区等效缝长时,应考虑混凝土初始损伤及σ-ε曲线上升段对计算结果的影响。本文运用灰色理论计算了楔入劈拉实验试件的初始损伤D0和损伤阈值Df,并基于虚拟裂缝模型原理,运用损伤力学理论,对初始裂缝为a0的混凝土楔入劈拉试件进行研究,推导得到了断裂过程区的等效缝长Δae及对应的损伤度。 展开更多

关键词 混凝土损伤模型 断裂过程区 虚拟裂缝模型 等效缝长

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水泥砂浆断裂韧度的尺寸效应研究 被引量：3

16

作者 张兆欢 黄杨 王启智 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期104-107,115,共5页

用两种不同配合比的水泥砂浆分别制作了三组几何相似的矩形截面直裂缝三点弯曲梁。在MTS815材料试验机上进行试验,记录了试件的荷载-加载点位移(P-δ)和荷载-裂缝端口张开位移(P-ωCMOD)的全过程曲线。利用最大荷载和初始裂缝长度求得... 用两种不同配合比的水泥砂浆分别制作了三组几何相似的矩形截面直裂缝三点弯曲梁。在MTS815材料试验机上进行试验,记录了试件的荷载-加载点位移(P-δ)和荷载-裂缝端口张开位移(P-ωCMOD)的全过程曲线。利用最大荷载和初始裂缝长度求得的线弹性断裂韧度存在明显的尺寸效应。为此,基于虚拟裂缝模型,认为裂缝端口张开位移是荷载、自重和黏聚力共同作用的结果,求解该位移公式得到断裂过程区长度值,用断裂过程区长度修正初始裂缝长度后,再代入三点弯曲梁应力强度因子公式,进而得到尺寸效应程度较弱的等效断裂韧度值。 展开更多

关键词 水泥砂浆 虚拟裂缝模型 黏聚力 断裂过程区 等效断裂韧度

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基于连续—非连续方法的地质体材料变形—拉裂过程模拟——以岩样紧凑拉伸试验为例 被引量：4

17

作者 王学滨 白雪元 祝铭泽 《地质力学学报》 CSCD 2018年第3期332-340,共9页

地质体材料易发生拉裂,为了有效模拟地质体材料的变形—拉裂过程,自主研发了一种连续—非连续方法。该方法实质是拉格朗日元法与虚拟裂缝模型的耦合,既能较准确模拟应力应变场,又能较准确模拟连续介质向非连续介质转化的复杂过程。以岩... 地质体材料易发生拉裂,为了有效模拟地质体材料的变形—拉裂过程,自主研发了一种连续—非连续方法。该方法实质是拉格朗日元法与虚拟裂缝模型的耦合,既能较准确模拟应力应变场,又能较准确模拟连续介质向非连续介质转化的复杂过程。以岩样紧凑拉伸试验为例开展变形—拉裂过程研究,得到以下结果。紧凑拉伸岩样的变形—拉裂过程:在岩样的V形缺口尖端附近出现最大主应力集中现象;节点发生分离,虚拟或真实裂缝扩展,最大主应力始终集中于虚拟裂缝的尖端位置;岩样被拉裂成两部分。最大不平衡力发生1次突增对应着1个节点的分离。在峰值之前,岩样的载荷—位移曲线表现出了硬化现象;随着岩样尺寸的增加,应力—应变曲线的峰值有所下降,这与Bazǎnt的尺度律相一致,且峰后应力—应变曲线的陡峭程度增大。目前针对紧凑拉伸试验的模拟结果是合理的,由此在一定程度上说明了提出的连续—非连续方法在连续介质向非连续介质转化模拟方面的突出能力。 展开更多

关键词 地质体材料 拉裂 岩样 紧凑拉伸 尺度律 虚拟裂缝模型 拉格朗日元法 应力-应变曲线

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破裂过程模拟的可变形圆化多边形离散单元法

18

作者 徐洋 赵兰浩 +1 位作者 邵琳玉 毛佳 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1121-1130,共10页

为研究工程中岩体内部裂纹的萌生、拓展和贯通机制,模拟其破裂时接触碰撞的全过程,提出可变形圆化多边形离散单元法。该方法将有限单元法与圆化多边形离散单元法进行耦合,采用圆化多边形离散单元法计算非连续岩体间的相互接触作用,连续... 为研究工程中岩体内部裂纹的萌生、拓展和贯通机制,模拟其破裂时接触碰撞的全过程,提出可变形圆化多边形离散单元法。该方法将有限单元法与圆化多边形离散单元法进行耦合,采用圆化多边形离散单元法计算非连续岩体间的相互接触作用,连续体内部的应力应变状态则通过有限单元法进行分析。为准确模拟裂纹演化过程,在有限单元间插入节理单元,采用虚拟裂缝模型和具有拉伸截断的摩尔-库仑准则描述节理单元在拉伸、剪切等不同破坏模式下的力学状态。最后模拟巴西圆盘开裂、单切口弯梁开裂及块体冲击破坏试验。研究结果表明:所提出方法能准确模拟岩体从连续体变化为非连续体的破裂过程。 展开更多

关键词 岩体破裂 圆化多边形离散单元法 节理单元 虚拟裂缝模型

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岩石类材料拉裂过程模拟的三维可开裂拉格朗日元方法

19

作者 王学滨 田锋 +1 位作者 马冰 钱帅帅 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1171-1179,共9页

本研究提出了适于模拟岩石类材料变形-拉裂过程的三维可开裂拉格朗日元方法,其实质是三维拉格朗日元方法与断裂力学中虚拟裂缝模型的耦合方法,主要适用于立方体单元。以三维拉格朗日元方法为基础,引入虚拟裂缝模型的具体过程主要包括3... 本研究提出了适于模拟岩石类材料变形-拉裂过程的三维可开裂拉格朗日元方法,其实质是三维拉格朗日元方法与断裂力学中虚拟裂缝模型的耦合方法,主要适用于立方体单元。以三维拉格朗日元方法为基础,引入虚拟裂缝模型的具体过程主要包括3个关键步骤:首先,通过节点周围单元的应力获取节点的应力,进而利用节点的最大主应力和岩石单轴抗拉强度进行节点分离判断;然后,选择与节点最大主应力垂直平面最接近的单元边界作为裂缝扩展方向;最后,引入虚拟裂缝模型模拟裂缝的萌生和扩展过程。利用该方法模拟了单轴拉伸岩样和三点弯曲岩梁的变形-拉裂过程,并初步分析了Ⅰ型断裂能、岩样高度和单元尺寸的影响。同时,通过将本研究结果与单轴拉伸岩样峰值应力、临界位移的理论解和前人位移控制加载条件下三点弯曲岩梁的载荷-位移曲线的数值解进行对比,验证了本研究方法的正确性,这为将来的工作奠定了良好的基础。 展开更多

关键词 三维可开裂拉格朗日元方法 虚拟裂缝模型 单轴拉伸 三点弯曲 网格依赖性 尺寸效应

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