斷裂破壞模擬的DDA方法研究.pdf

1、非連續(xù)變形分析（DDA)是計算離散可變形塊體系統(tǒng)力學(xué)行為的數(shù)值計算方法，其在連續(xù)巖體開裂破壞模擬中的應(yīng)用也已得到研宄。
　　本論文首先采用子塊體粘接方法模擬連續(xù)體的應(yīng)力應(yīng)變問題，討論了 DDA計算中加載速率、時間步長、罰彈簧剛度等參數(shù)取值對連續(xù)體應(yīng)力應(yīng)變分析的影響。模擬了懸臂梁變形和圓盤徑向受壓變形，并與相應(yīng)理論值結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，可以在 DDA方法中通過子塊體粘接方法模擬連續(xù)體的簡單應(yīng)力應(yīng)變問題。
　　在此基礎(chǔ)上，

2、對子塊體DDA開裂模擬方法中的開裂判斷進(jìn)行了改進(jìn)。在改進(jìn)的開裂模擬算法中，基于鄰近子塊體的應(yīng)力狀態(tài)，根據(jù)最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則和莫爾-庫倫準(zhǔn)則判斷子塊體單元的拉伸或剪切破壞，并假定裂紋沿子塊體單元間的虛擬節(jié)理面產(chǎn)生或擴展。采用改進(jìn)后的 DDA程序模擬了 I型、I I型破壞并與理論結(jié)果對比，模擬了 I-II混合型破壞并與實驗結(jié)果對比。結(jié)果表明，改進(jìn)后的開裂算法具有高的開裂計算準(zhǔn)確性，并大大減小了預(yù)設(shè)虛擬節(jié)理分布對開裂破壞強度及破壞路徑模擬結(jié)果的影

3、響。
　　另外，對巖石細(xì)桿中的應(yīng)力波傳播和應(yīng)力波引起的層裂現(xiàn)象進(jìn)行了模擬，得到了理想的應(yīng)力波傳播和層裂破壞模擬結(jié)果。隨后模擬了爆炸應(yīng)力波作用下的爆破破巖過程，通過在炮孔壁上施加三角沖擊載荷，模擬再現(xiàn)了鑿巖爆破中爆炸應(yīng)力波作用下的孔周破壞、自由表面剝落、碎裂漏斗區(qū)域形成、較遠(yuǎn)區(qū)裂紋的擴展，以及巖體的拋擲；結(jié)合應(yīng)力波傳播模擬結(jié)果對破巖過程與機理進(jìn)行了分析。
　　巖體本身具有非均勻性、各向異性和非線性，為較好的模擬巖石的這些特性，

4、進(jìn)一步在 D D A中引入非均勻性的概念。根據(jù) Weibull分布函數(shù)的特點，將其應(yīng)用于 DDA程序中，引入巖石的細(xì)觀非均勻性模型，考慮巖石彈性模量和泊松比的非均勻性，以及節(jié)理參數(shù)的非均勻性。對非均勻巖體的變形破壞行為進(jìn)行了數(shù)值模擬，討論了非均勻化指數(shù)對巖石變形破壞行為的影響，并與之前的均質(zhì)巖體開裂破壞模擬結(jié)果進(jìn)行了對比。
　　總之，本文改進(jìn)了 DDA子塊體開裂模擬方法，考慮了巖石的非均勻性特性，使得 DDA方法能更好的模擬巖石的