基于空间相关特征的岩石劈拉变形破损机制研究
发布时间：2021-10-06 15:41
为使构建的数值模型与真实岩石结构更为符合,提高非均质岩石细观力学模型计算的精度,本文通过引入空间相关长度和各向异性参数,发展了空间相关特征方法。以板岩和花岗岩为主要研究对象,通过采用Matlab与颗粒流软件PFC2D,结合细观参数反演技术,分别建立能够表征板岩不同片理方向及反映花岗岩细观结构特征的颗粒元力学模型,进行巴西劈裂数值仿真试验,研究了板岩的各向异性特征和花岗岩的破损行为及其断裂机制。基于空间相关特征方法,既能够更真实地反映岩石的实际细观结构分布特征,也可考虑岩石本身存在的多相矿物及其矿物成分含量,可方便高效地建立不同类型岩石的细观力学模型。基于该方法,结合颗粒流软件能较好地模拟岩石类材料的力学特征及变形破裂规律,与试验结果表现出良好的一致性,为研究岩石等准脆性材料的变形破损行为提供了一种新的思路与参考。论文主要研究工作和创新成果有:（1）从空间相关的角度出发,引入空间相关长度和各向异性参数,构建了空间相关随机场的数值实现,并对其在不同类型岩石中的细观结构表征结果进行了分析讨论;（2）以板岩为研究对象,通过确定空间相关长度和各向异性参数,建立能够反映板岩细...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单轴拉伸的规则三角形格构[38]
3.1.1 平行粘结模型颗粒离散元的运算是颗粒之间相互作用，产生的接触力及运动不断更新循环的过程，其计算原理可见图3-1，首先判断不同颗粒单元的位置及半径，确定出不同颗粒之间的接触关系，并由力-位移关系计算得到不同颗粒之间的接触力；然后采用牛顿第二定律，由颗粒单元的接触力计算得到不同颗粒的运动变量（速度、加速度、位移等）；随后颗粒根据运动变量发生运动，从而变换其所处位置并与其它颗粒产生新的接触关系。按照上述步骤不断循环计算，当模型发生破坏或达到设定的结束条件时结束计算。本文采用颗粒离散元的平行粘结模型来模拟岩石类材料的变形和损伤破坏过程，如图 3-2 所示，平行粘结模型中颗粒与颗粒之间通过一系列平行的粘结弹簧连接，该模型可以在颗粒间传递力和力矩。模型中力学参数包含颗粒本身的力学刚度及粘结弹簧刚度两部分内容
矿物光谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]红砂岩张拉破坏过程中的线性储能和耗能规律[J]. 宫凤强,罗松,李夕兵,闫景一. 岩石力学与工程学报. 2018(02)
[2]基于颗粒离散元模型的不同加载速率下花岗岩数值试验研究[J]. 张学朋,蒋宇静,王刚,王建昌,吴学震,张永政. 岩土力学. 2016(09)
[3]基于巴西劈裂试验的页岩强度与破坏模式研究[J]. 杨志鹏,何柏,谢凌志,李存宝,王俊. 岩土力学. 2015(12)
[4]平台巴西劈裂试验确定岩石抗拉强度的理论分析[J]. 黄耀光,王连国,陈家瑞,张继华. 岩土力学. 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]基于数字图像技术的岩土材料有限元-离散元分析[J]. 严成增,郑宏,孙冠华,葛修润. 岩土力学. 2014(08)
[7]含层理构造的非均质片麻岩巴西劈裂试验及离散单元法数值模拟研究[J]. 谭鑫,HEINZ Konietzky. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
[8]软板岩膨胀特性试验及微观机制分析[J]. 左清军,吴立,袁青,陆中玏,李波. 岩土力学. 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]基于颗粒流的平台圆盘巴西劈裂和岩石抗拉强度[J]. 孟京京,曹平,张科,谭鹏. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
硕士论文
[1]风化花岗岩破损行为的试验及细观解析[D]. 康政.华南理工大学 2014
本文编号：3420303
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单轴拉伸的规则三角形格构[38]
3.1.1 平行粘结模型颗粒离散元的运算是颗粒之间相互作用，产生的接触力及运动不断更新循环的过程，其计算原理可见图3-1，首先判断不同颗粒单元的位置及半径，确定出不同颗粒之间的接触关系，并由力-位移关系计算得到不同颗粒之间的接触力；然后采用牛顿第二定律，由颗粒单元的接触力计算得到不同颗粒的运动变量（速度、加速度、位移等）；随后颗粒根据运动变量发生运动，从而变换其所处位置并与其它颗粒产生新的接触关系。按照上述步骤不断循环计算，当模型发生破坏或达到设定的结束条件时结束计算。本文采用颗粒离散元的平行粘结模型来模拟岩石类材料的变形和损伤破坏过程，如图 3-2 所示，平行粘结模型中颗粒与颗粒之间通过一系列平行的粘结弹簧连接，该模型可以在颗粒间传递力和力矩。模型中力学参数包含颗粒本身的力学刚度及粘结弹簧刚度两部分内容
矿物光谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]红砂岩张拉破坏过程中的线性储能和耗能规律[J]. 宫凤强,罗松,李夕兵,闫景一. 岩石力学与工程学报. 2018(02)
[2]基于颗粒离散元模型的不同加载速率下花岗岩数值试验研究[J]. 张学朋,蒋宇静,王刚,王建昌,吴学震,张永政. 岩土力学. 2016(09)
[3]基于巴西劈裂试验的页岩强度与破坏模式研究[J]. 杨志鹏,何柏,谢凌志,李存宝,王俊. 岩土力学. 2015(12)
[4]平台巴西劈裂试验确定岩石抗拉强度的理论分析[J]. 黄耀光,王连国,陈家瑞,张继华. 岩土力学. 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]基于数字图像技术的岩土材料有限元-离散元分析[J]. 严成增,郑宏,孙冠华,葛修润. 岩土力学. 2014(08)
[7]含层理构造的非均质片麻岩巴西劈裂试验及离散单元法数值模拟研究[J]. 谭鑫,HEINZ Konietzky. 岩石力学与工程学报. 2014(05)
[8]软板岩膨胀特性试验及微观机制分析[J]. 左清军,吴立,袁青,陆中玏,李波. 岩土力学. 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]基于颗粒流的平台圆盘巴西劈裂和岩石抗拉强度[J]. 孟京京,曹平,张科,谭鹏. 中南大学学报(自然科学版). 2013(06)
硕士论文
[1]风化花岗岩破损行为的试验及细观解析[D]. 康政.华南理工大学 2014
本文编号：3420303
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/3420303.html
