基于扩展有限元的压剪复合断裂数值分析

针对岩石类材料压剪破坏，国内外学者做了大量真实岩石和模型材料的试验，并进行相应的数值模拟工作。但由于试验结果往往具有很强的离散性，且对影响试验结果的各因素缺乏系统地理论分析，加之传统常规有限元在处理裂纹这类强不连续问题时存在很大的困难，如在裂尖附近的高应力区需要剖分令人难以接受的密度的网格，同时在模拟裂纹生长时还需要对网格进行重新剖分，操作繁琐复杂，效率极低，因此，针对压剪复合断裂翼裂纹扩展规律的研究始终没有取得令人满意的成果。对原生裂纹的几何形态，主裂纹面与其间填充物的相互作用对翼裂纹起裂角的影响做了系统的理论分析，并利用扩展有限元对翼型裂纹扩展全过程进行数值模拟，与理论分析结果对比，吻合良好。相关成果为以后针对压剪复合断裂的研究提供了理论分析框架，同时对今后相关试验的开展具有理论指导作用