收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

近场动力学理论及其在岩石类材料变形破坏过程的数值模拟

谷新保  
【摘要】:近场动力学方法是一种兼有无网格法和分子动力学方法优点的非局部数值模拟方法,它不仅适用于连续性问题,也适用于不连续问题,尤其在处理材料的断裂问题上占有很大优势。近场动力学理论主要包括以键为基础的近场动力学理论和以状态为基础的近场动力学理论;以状态为基础的近场动力学理论又包括普通状态和非普通状态两种基本理论。本文基于三种不同类型的近场动力学理论,编制了相应的数值分析程序,对岩石材料的断裂问题进行了相应的数值模拟,并与试验结果进行了对比分析,数值模拟结果与试验结果比较吻合。近场动力学方法为模拟岩石材料的断裂问题,提供了一种新思路。论文主要的研究内容和成果如下:①利用物质点力密度矢量和应变能密度之间的关系,推导出了均质各向同性二维近场动力学参数的表达式,并通过与传统连续介质力学所求得的表达式对比,得到了近场动力学参数和宏观物质恒量,例如弹性模量、体积模量、剪切模量等之间的关系,从而建立微观力学与宏观力学之间的关系。②利用线性动量守恒定律和角动量守恒定律,推导了传统的以键为基础的近场动力学基本方程;利用传统的键为基础的近场动力学理论,对拉伸条件下岩石试样的变形进行了数值模拟,结果表明近场动力学理论对岩石试样的位移场的模拟具有较高的精度;利用传统的键为基础的近场动力学理论,模拟了拉伸条件下脆性岩石材料中多裂纹的扩展和连接过程,表明数值模拟结果与试验结果比较吻合。③改进了以键为基础的近场动力学理论。传统的以键为基础的近场动力学理论仅能模拟岩石材料的拉伸破坏,无法模拟岩石材料的剪切破坏。将超弹性理论引入以键为基础的近场动力学理论,通过增加切向键,以模拟岩石材料的剪切破坏。新的带切向键的近场动力学模型突破了传统的键为基础的近场动力学模型在二维情况下泊松比必须为恒量的限制,通过多个算例的对比分析,表明数值结果和试验结果比较吻合,证明了改进的近场动力学理论的有效性。④在普通状态为基础的近场动力学理论中加入损伤理论,以此来模拟裂纹的扩展和连接过程,突破了键为基础的近场动力学理论模拟裂纹问题时泊松比必须等于定值的限制,极大地扩展了近场动力学理论模拟岩石断裂的应用范围,为裂纹的扩展和连接过程的模拟提供了很好的思路。⑤将岩石材料的弹性本构模型引入到非普通状态为基础的近场动力学理论并加入损伤,得到了非普通状态为基础的近场动力学弹脆性理论的基本方程,编制了相应的数值分析程序,模拟了岩石材料的断裂和变形问题,结果表明非普通状态为基础的近场动力学理论相对于键为基础的和普通的状态为基础的近场动力学理论更合理。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李明田;李术才;杨磊;张宁;;类岩石材料中表面裂纹扩展模式的实验研究[J];实验力学;2009年01期
2 衣永亮;曹平;蒲成志;;静载下预制裂隙类岩石材料断裂实验与分析[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2010年01期
3 韦港,任汉玲;岩石非线性强度方程及其应用[J];水文地质工程地质;1990年05期
4 谢卫红;高峰;谢和平;;细观尺度下岩石热变形破坏的实验研究[J];实验力学;2005年04期
5 张均锋;祁涛;李正国;;岩石材料的三维各向异性损伤破坏模型与数值模拟[J];岩土力学;2006年S1期
6 奚正志;周占波;陈洪;;岩石断裂和损伤的研究现状[J];山西建筑;2008年05期
7 宛新林;聂细江;席道瑛;;岩石对冲击波的非线性动态响应[J];实验力学;2010年03期
8 任隽;陈东柏;戴王强;陈运平;潘纪顺;;岩石滞后非线性弹性响应的物理模型[J];西北地震学报;2011年03期
9 罗荣;曾亚武;曹源;黎玲;;岩石非均质度对其力学性能的影响研究[J];岩土力学;2012年12期
10 莫宣学;九十年代岩石学的发展趋向[J];地学前缘;1994年Z1期
11 白金泽,丁桦,梁乃刚;一种岩石概率型本构及其应用[J];力学与实践;2005年03期
12 廖政峰,饶秋华;反平面剪切(Ⅲ型)加载下岩石断裂特征的有限元分析[J];湖南理工学院学报(自然科学版);2005年03期
13 谢强;谢海峰;王志;;不同温度下岩石Ⅲ型断裂的物理分析[J];山西建筑;2007年08期
14 陈隆玉;;根据抗压强度和单位重力估算岩石材料的弹性模数[J];铀矿冶;2009年01期
15 周尚志;李军;刘瑛;;循环压缩荷载下岩石的疲劳裂纹扩展机制[J];长沙理工大学学报(自然科学版);2009年01期
16 江红祥;杜长龙;刘送永;刘增辉;;基于断裂力学的岩石切削数值分析探讨[J];岩土力学;2013年04期
17 吴景浓;岩石软化与水库地震[J];华南地震;1981年00期
18 王锦山,黄明利;含裂纹岩石受载后的应力场特征及其影响因素分析[J];山东科技大学学报(自然科学版);2001年02期
19 李廷;席道瑛;徐松林;;动荷载作用下岩石非线性弹性响应研究[J];地学前缘;2006年03期
20 陈明勇;;分形理论在岩石材料损伤中的应用研究[J];科技信息(科学教研);2007年36期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曾亚武;赵震英;陶振宇;;岩石材料的分叉和稳定性[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
2 孙钧;潘鼎元;;岩石动力学及其工程应用[A];岩石力学新进展[C];1989年
3 黄理兴;陈奕柏;;我国岩石动力学研究状况与发展[A];第八届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2003年
4 雷冬;余快;李昂;邵国建;任青文;;岩石材料全场变形测量和损伤应变分析[A];第十二次全国岩石力学与工程学术大会会议论文摘要集[C];2012年
5 俞茂宏;昝月稳;张永强;胡小荣;;岩石材料模型发展100年回顾[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
6 黎立云;车法星;刘大安;;类岩石材料多裂纹模型破坏分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
7 李银平;王元汉;;压缩荷载下岩石中的单翼滑动裂纹分析[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
8 赵吉坤;;基于流固耦合的岩石细观破坏分析[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
9 杜春志;刘卫群;茅献彪;;非协调数值方法及岩石材料脆断研究综述[A];第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2006年
10 尤明庆;苏承东;申江;;岩石材料的非均质性与动态参数[A];第七届全国岩石动力学学术会议文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 谷新保;近场动力学理论及其在岩石类材料变形破坏过程的数值模拟[D];重庆大学;2015年
2 李宏松;文物岩石材料劣化特征及评价方法[D];中国地质大学(北京);2011年
3 李清;爆炸致裂的岩石动态力学行为与断裂控制试验研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
4 郭少华;岩石类材料压缩断裂的实验与理论研究[D];中南大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏晗;动态荷载下岩石裂纹的扩张机理研究[D];山东大学;2015年
2 胡翔凯;表镶CBN钻头研制及其岩石钻进负载特性实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 丁严昊;螺旋型取芯钻头岩石钻进负载特性研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 白象元;应力波作用下脆性材料破坏过程数值模拟[D];大连理工大学;2015年
5 张金浩;岩石材料损伤—断裂转换实验研究[D];重庆交通大学;2015年
6 李晨;基于电化学阻抗谱的岩石渗透性试验研究[D];中原工学院;2015年
7 王志;岩石高温剪切(含Ⅱ型和Ⅲ型)断裂特征的理论与实验研究[D];中南大学;2007年
8 王文冰;层理岩石声学特性及其爆炸荷载作用下损伤特征试验研究[D];中国地质大学(北京);2009年
9 李国莹;细观非均质岩石材料的力学及变形性质数值研究[D];山东大学;2010年
10 蒋伟;不同岩石抗拉与抗压实验对比研究[D];南京大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 一 凡;为使建筑物坚如岩石[N];中国质量报;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978