斷裂破壞模擬的DDA方法研究.pdf

1、非連續(xù)變形分析（DDA)是計算離散可變形塊體系統力學行為的數值計算方法，其在連續(xù)巖體開裂破壞模擬中的應用也已得到研宄。
　　本論文首先采用子塊體粘接方法模擬連續(xù)體的應力應變問題，討論了 DDA計算中加載速率、時間步長、罰彈簧剛度等參數取值對連續(xù)體應力應變分析的影響。模擬了懸臂梁變形和圓盤徑向受壓變形，并與相應理論值結果進行了比較。結果表明，可以在 DDA方法中通過子塊體粘接方法模擬連續(xù)體的簡單應力應變問題。
　　在此基礎上，

2、對子塊體DDA開裂模擬方法中的開裂判斷進行了改進。在改進的開裂模擬算法中，基于鄰近子塊體的應力狀態(tài)，根據最大拉應力準則和莫爾-庫倫準則判斷子塊體單元的拉伸或剪切破壞，并假定裂紋沿子塊體單元間的虛擬節(jié)理面產生或擴展。采用改進后的 DDA程序模擬了 I型、I I型破壞并與理論結果對比，模擬了 I-II混合型破壞并與實驗結果對比。結果表明，改進后的開裂算法具有高的開裂計算準確性，并大大減小了預設虛擬節(jié)理分布對開裂破壞強度及破壞路徑模擬結果的影

3、響。
　　另外，對巖石細桿中的應力波傳播和應力波引起的層裂現象進行了模擬，得到了理想的應力波傳播和層裂破壞模擬結果。隨后模擬了爆炸應力波作用下的爆破破巖過程，通過在炮孔壁上施加三角沖擊載荷，模擬再現了鑿巖爆破中爆炸應力波作用下的孔周破壞、自由表面剝落、碎裂漏斗區(qū)域形成、較遠區(qū)裂紋的擴展，以及巖體的拋擲；結合應力波傳播模擬結果對破巖過程與機理進行了分析。
　　巖體本身具有非均勻性、各向異性和非線性，為較好的模擬巖石的這些特性，

4、進一步在 D D A中引入非均勻性的概念。根據 Weibull分布函數的特點，將其應用于 DDA程序中，引入巖石的細觀非均勻性模型，考慮巖石彈性模量和泊松比的非均勻性，以及節(jié)理參數的非均勻性。對非均勻巖體的變形破壞行為進行了數值模擬，討論了非均勻化指數對巖石變形破壞行為的影響，并與之前的均質巖體開裂破壞模擬結果進行了對比。
　　總之，本文改進了 DDA子塊體開裂模擬方法，考慮了巖石的非均勻性特性，使得 DDA方法能更好的模擬巖石的