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考虑玄武岩矿物细观结构的三点弯断裂近场动力学研究
  • 93
  • 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.
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