考虑玄武岩矿物细观结构的三点弯断裂近场动力学研究_中国煤炭行业知识服务平台

考虑玄武岩矿物细观结构的三点弯断裂近场动力学研究

作者

李明耀薛喜仁彭磊李绍金王智敏左建平
单位

中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采国家重点实验室中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院
摘要

为研究岩石细观结构对其内部微裂纹萌生、扩展和贯通的影响，基于近场动力学理论从细观尺度出发，建立了能够反映岩石细观结构的数值模型，研究了玄武岩的三点弯断裂行为。首先，研究了双材料杆和含夹杂二维平板问题，并与有限元方法进行对比，验证了数值算法的准确性。然后，利用随机序列方法和Python语言将岩石的细观结构纳入数值模型，建立了能够反映玄武岩细观结构特征的细观近场动力学模型。最后，通过与玄武岩三点弯实验对比分析，研究了不同偏置缺口玄武岩的三点弯细观断裂行为。研究结果表明，建立的细观近场动力学模型可以很好地预测玄武岩的宏观力学行为，以及其内部微裂纹的萌生、扩展和贯通过程，为研究复杂环境下工程岩体的破裂提供了一种有效的数值计算方法。
关键词

近场动力学三点弯裂纹扩展细观力学
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金青年基金资助项目(11802332)；煤炭资源与安全开采国家重点实验室—北京高等学校卓越青年科学家计划项目联合基金资助(BJJWZYJH01201911413037；SKLCRSM21LH02)；国家留学基金资助(202206435003)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(2021YQLJ09；2021YJSLJ16)；
文章目录

0 引言
1 近场动力学理论
2 数值实现及数值验证
2.1 数值实现
2.2 数值验证
(1）杆的轴向拉伸试验
(2）二维平板试验
3 含偏置缺口玄武岩三点弯的数值应用
3.1 试样描述
3.2 随机分布颗粒模型
3.3 模型弹性参数
3.4 数值模拟与实验对比分析
3.5 矿物颗粒对裂纹扩展的影响
4 结语
引用格式

李明耀,薛喜仁,彭磊等.考虑玄武岩矿物细观结构的三点弯断裂近场动力学研究[J].煤炭技术,2023,42(09):13-19.DOI:10.13301/j.cnki.ct.2023.09.003.