基于连续—非连续方法的地质体材料变形—拉裂过程模拟——以岩样紧凑拉伸试验为例

中文摘要: 地质体材料易发生拉裂，为了有效模拟地质体材料的变形-拉裂过程，自主研发了一种连续-非连续方法。该方法实质是拉格朗日元法与虚拟裂缝模型的耦合，既能较准确模拟应力应变场，又能较准确模拟连续介质向非连续介质转化的复杂过程。以岩样紧凑拉伸试验为例开展变形-拉裂过程研究，得到以下结果。紧凑拉伸岩样的变形-拉裂过程：在岩样的V形缺口尖端附近出现最大主应力集中现象；节点发生分离，虚拟或真实裂缝扩展，最大主应力始终集中于虚拟裂缝的尖端位置；岩样被拉裂成两部分。最大不平衡力发生1次突增对应着1个节点的分离。在峰值之前，岩样的载荷-位移曲线表现出了硬化现象；随着岩样尺寸的增加，应力-应变曲线的峰值有所下降，这与Bazǎnt的尺度律相一致，且峰后应力-应变曲线的陡峭程度增大。目前针对紧凑拉伸试验的模拟结果是合理的，由此在一定程度上说明了提出的连续-非连续方法在连续介质向非连续介质转化模拟方面的突出能力