岩石紧凑拉伸断裂过程及其尺寸效应的三维数值模拟

摘要

采用最近开发的三维岩石破裂过程分析软件RFPA3D模拟单边裂纹紧凑拉伸断裂过程.试验中五个不同尺寸的岩样具有相同的力学性质参数分布,模拟结果得到了裂纹扩展中的应力场、位移场和声发射的空间分布以及单边裂纹扩展贯通的过程.单边裂纹拉伸断裂的路径是一个复杂的空间三维曲面,三维裂纹比二维裂纹更为复杂.分析了岩石试样的峰值强度和试样尺寸之间的关系.随着岩样尺寸的增加,峰值强度逐渐减小,并且延性破坏特征更加明显,模拟结果满足岩石的尺寸效应规律.最后模拟了三组不同均匀性的试样拉伸破坏过程,结果表明细观上的非均匀性对岩石尺寸效应有很大影响,随着非均匀性的增加,岩石宏观强度随之提高,即使在均匀材料中一样存在尺寸效应.