基于SED准则的近场动力学及岩石类材料裂纹扩展模拟

摘要

在近场动力学理论的基础上,引入反应岩石类材料破坏特性的应变能密度(SED)准则,同时利用服从Weibull分布的临界破坏条件来描述岩石的异质性,弥补了近场动力学方法在模拟岩石类材料裂纹扩展时无法反应岩石应变软化特性及异质性的不足。利用基于SED准则的近场动力学方法模拟了含有不同倾角单裂纹岩石在单轴压缩条件下的裂纹扩展过程,分析了翼型裂纹、次生共面剪切裂纹及反翼型裂纹扩展的机理。利用提出的方法模拟了含双平行裂纹岩石在单轴压缩条件下的裂纹扩展过程,结果表明预制双平行裂纹岩石破坏可分为3个阶段:翼型裂纹第一次贯通;剪切裂纹第二次贯通形成闭合的破坏环;剪切裂纹形成宏观裂纹引发破坏。最后将本文模拟的结果与前人室内试验及数值模拟的结果对比,以验证方法的有效性,通过对比发现提出的理论可较好的模拟岩石类材料裂纹扩展的过程有着很好的应用前景。