准静态加载条件下的岩石破裂过程动态分析

摘要

自然界所有的物质都处于由空间和时间构成的四维时空之中,任何力学过程都是与空间和时间相关的过程。但准静态加载条件下的时间维度往往为人们所忽略。文章通过数值计算,解释了准静态力学问题简化为静态问题的合理性,证明了准静态加载条件下动态分析的正确性,讨论了其时间步长的选取原则。研究表明:动力问题和静力问题(准静态问题)具有统一性,在准静态加载条件下选择动态求解器计算是可行的,应力波的传播、透射和反射对计算结果没有影响;在动力计算中,时间步长选取不但与单元尺寸和波速有关,而且与加载速率相关,在准静态加载条件下,选择较大的时间步长依然可以保证计算精度;时间步长对岩石的应力应变曲线和损伤与破裂模式影响较大。为保证岩石应力应变曲线和破裂模式的稳定性和可重复性,时间步长应小于0.03tp。