微孔洞缺陷岩石轴压下弹塑脆性模型损伤研究.pdf

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1、第66卷第3期有色金属(矿山部分)2014年5月doi：10．3969／J．issn．1671—4172．2014．03．016微孔洞缺陷岩石轴压下弹塑脆性模型损伤研究宋力，魏赛平，谷麟，樊成(大连大学材料破坏力学数值试验研究中心，辽宁大连116622)摘要：开展孑L洞缺陷介质破坏行为的研究，是当今固体力学特别是岩石力学研究的重要课题之一，具有重要的学术和工程意义。采用细观单元的弹塑脆性损伤本构，考虑材料的非均质特性，对不同均质度、不同试样尺寸孔洞缺陷建立了基于细观力学的岩石弹塑脆性损伤模型，研究了岩石在单轴压缩荷载下的细观弹塑性损伤破坏行为，通过将有限元计算结果与物理实验对比，分析孔洞缺陷

2、介质破坏行为，得出试样尺寸和均质度对岩石损伤影响的一般规律。关键词：弹塑脆性；损伤；数值模拟；非均匀性；微孔洞缺陷中图分类号：TD315文献标志码：A文章编号：1671-4172(2014)030059—05Studyonelastoplastic—brittlemodeldamageunderaxialcompressioninrockswithmicro-cavitydefectSONGLi，WEISaiping，GULin，FANCheng(ResearchCenterforNumerica1TestsonMateria1Failure，DalianUniversity，DalianL

3、iaoning116622，China)Abstract：Toinvestigatethebrittlefailurebehaviorofmediumcontainingflawsandporesisoneoftheimpor—tantresearchfieldsofsolidmechanics，especiallyinrockmechanics．Itissignificantforbothengineeringandaca—demicstudy．Thispaperusesmicroelementelastoplastic—brittledamageconstitutive，takingac

4、countoftheheteroge—neouscharacteristicsofmaterials，basedondifferentdegreesanddifferentspecimensizesholeshomogeneous，micro—mechanicsofelastoplastic—brittledamagemodelofrockwereputforward．Studyofrockunderuniaxialcompressionloadingelastoplasticmeso—damageevolutionbehavioristakenbyfiniteelementcalculat

5、ionsandcomparisonofphysi—calexperiments．Theanalysisofcavitydefectmediadestructionwascarriedout，andthegenerallawsofsamplesizeanduniformqualityofrockdamageeffectswereconcluded．Keywords：elastoplastic—brittle；damage；numericalsimulation；non—uniformity；micro—cavitydefect工程岩体从力学上看，与其他工程材料的主要随机的微孔洞缺陷的存在，改变

6、了岩石的力学性能，差别在于它的不连续性、不均匀性和多裂隙性，常常降低了岩石的极限承载能力。因此开展含孔洞缺陷分布大量的裂纹和孔洞等缺陷。因此，造成了实验介质破坏行为的研究，具有重要的学术和工程意义。室获得的有关岩石试样的力学性能、参数和破坏规在研究工程岩体的变形特征和破坏规律时，试律不能直接用于工程岩体。集网格生成、数值计算验研究和数值模拟方法均是非常有效的研究方法。和相关图形生成于一体的非均质材料的弹塑性破裂目前国内已有很多学者在岩石及岩体损伤与断裂、过程数值模拟程序REPFPA，可以对岩石试样和工破裂过程数值模拟等研究方面取得了很多成程岩体的弹塑性破裂过程进行数值模拟口]。岩石作果_3]

7、。对于这三者之间的联系与差别以及造成这为一种经历了漫长的地质构造作用并隐含了复杂的些差别的原因的研究则尚显得不足。基于此，本文应力、变形及损伤历史的地质体，其内部存在着大量将关于弹塑脆性岩石变形破坏的损伤力学、数值模的微细裂纹和微孔洞等缺陷]，这些大小不等、位置拟及实验室试验的研究结合起来，来对比研究它们之间的联系与差别。基金项目：国家自然科学基金(51104026)；辽宁省教育厅科学研究一本文采用自主研发的