模拟岩石压剪状态下主次裂纹萌生开裂的扩展有限元法

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betaxfem2d，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。