基于平面黏结接触模型模拟平台巴西圆盘的动态响应和破坏机制

摘要

应变率对岩石破坏机理的影响是岩石领域最重要的方面之一,借助颗粒流程序及其内置的平面黏结接触模型,构建平台角度是20°和直径是50 mm的花岗岩平台巴西圆盘数值模型,从细观力学角度深入探究不同应变率条件下花岗岩平台巴西圆盘的破裂模式和破坏机制.研究表明:花岗岩平台巴西圆盘的破裂模式主要分为2种破裂模式:微破裂裂纹由中心起裂的破裂模式和伴生压碎区的复合微破裂裂纹共同作用的破裂模式,其中,在中低应变率条件下满足劈裂拉伸试验要求,高应变率条件下已不满足劈裂拉伸试验要求,但对于高应变率的工程问题具有一定指导意义;随着应变率的递增,试样的损伤程度、诱发微破裂裂纹数量和失效机制均发生了变化,剪切型微破裂裂纹数目的增量趋势明显大于拉伸型微破裂裂纹数目的增加,即剪切微破裂裂纹数目的增加是导致试件动态强度增加的主要原因之一;应力与计算时步曲线展示了3种模式,即峰后强化、峰后弱化和单峰值,拉伸型微破裂优先于剪切微破裂生成,在低应变率情况时,剪切型微破裂裂纹产生在第一应力峰值的下降阶段处,拉伸型微破裂裂纹数目呈现的突变现象,在中高应变率情况时,随着应变率的提高,剪切型微破裂裂纹的产生在由应力达到应力峰值之后转变为产生在应力达到应力峰值之前,存在拉伸型微破裂和剪切型微破裂呈现共生现象,且具有剪切型微破裂裂纹数目高于拉伸型微破裂裂纹数目的时刻.