加载速率对岩石单轴压缩试验影响的数值模拟研究

摘要

在单轴压缩数值模拟试验中,加载速率由每次边界条件变化幅度和边界条件变化后的平衡计算时间这两个因素共同控制.同样的加载速率,两个因素的不同组合也会对加载效果有很大的影响.因此,探究以上两因素对岩石单轴压缩数值模拟试验的影响机制,可对高效进行高精度的各加载速率下的数值模拟试验起到积极作用.本文使用MatDEM软件,基于软件自动设定的加载区间以及标准平衡迭代,设置不同的应力施加步数Nd与平衡迭代比率Rb,进行不同加载速率下的数值模拟试验.模拟结果表明:(1)单步加载后平衡迭代次数越多(Rb越大),该步中应力波传播与动能衰减越充分.在最优阻尼条件下,当单步加载后平衡迭代次数等于40次(Rb等于0.8)时,每步加载中动能充分平衡,可以最低计算量取得准静态模拟结果;(2)单步加载应力增量越小(Nd越大),数值模拟试验精度越高;(3)当加载速率一定即计算量相同时,为保证更高的模拟试验精度,应采用低单步应力增量与低单步加载后平衡迭代次数(Nd大、Rb小)的加载方案.本文为定量研究岩石加载速率问题和相关数值模拟提供了参考.