模拟岩石压剪状态下主次裂纹萌生开裂的扩展有限元法

详细信息   

• 责任者：师访^c中国矿业大学(徐州)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室^d1988^e博士研究生 ; 高峰 ; 李玺茹 ; 沈晓明
• 刊名：岩土力学
• 出版年：2014
• 卷期：35^b6总233
• 关键词：岩体力学 ; 裂隙20^a数值模拟 ; 有限元法
• 页码：1809～1817
• 索书号：P478.06/357
• 图表：^c表1参28插图
• 分类号：1600
• 文摘期号：2014/11

摘要

压剪应力状态下，岩石类材料中常见两类裂纹：翼型张拉裂纹和次生压剪裂纹。基于扩展有限元方法(XFEM)，提出了模拟压剪裂纹面作用机制的扩展有限元位移增强方案，并给出了扩展有限元法分叉裂纹处理方法，分别用最大周向拉应力准则和Mohr‐Coulomb准则判断张拉裂纹和压剪裂纹的萌生和扩展。基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem 2D，通过两个算例对所提方案进行了验证，所得结果与有限元法(FEM)计算结果吻合很好。模拟了单轴压缩载荷下含预制闭合裂纹试件的裂纹分叉、扩展过程，与试验结果的对比表明，所提方案可以模拟和预测岩石类材料张拉、压剪交互分叉裂纹的萌生和扩展行为。