RFPA的主要方法與思路

  RFPA是一種基于有限元應力分析和統計損傷理論的材料破裂過程分析數值計算方法,是一個能夠模擬材料漸進破裂直至失穩全過程的數值試驗工具。該方法的一個重要特色是考慮了材料性質的非均勻性,是一種通過非均勻性模擬非線性、通過連續介質力學方法模擬非連續介質力學問題的材料破裂過程分析新型數值分析方法。

  為了解決巖石破裂過程的分析,采用有限元法、有限差分法、邊界元法、離散元法等數值模擬方法在全面解決復雜的巖土工程問題。RFPA方法的主要要點是:

◆ 將材料的不均質性參數引入到計算單元,宏觀破壞是單元破壞的積累過程。

◆ 認為單元性質是彈-脆性或彈-塑性的,單元的彈模和強度等其他參數服從某種分布,如正態、韋伯、均勻等。

◆ 認為當單元應力達到破壞的準則將發生破壞,并對破壞單元進行剛度退化處理,故可以以連續介質力學方法處理物理非線性介質問題。

◆ 認為巖石的損傷量、聲發射同破壞單元數成正比。

RFPA是一個以彈性力學為應力分析工具、以彈性損傷理論及其修正后的Coulomb破壞準則為介質變形和破壞分析模塊的巖石破裂過程分析系統。其基本思路是:

1 巖石介質模型離散化成由細觀基元組成的數值模型,巖石介質在細觀上是各向同性脆1性介質;

2 假定離散化后的細觀基元的力學性質服從某種統計分布規律(本書引入韋伯分布),由此建立細觀與宏觀介質力學性能的聯系;

3 按彈性力學中的基元線彈性應力、應變求解方法,分析模型的應力、應變狀態。RFPA利用線彈性有限元方法作為應力計算器;

4 引入適當的基元破壞準則(相變準則)和損傷規律,基元相變臨界點用修正的Coulomb準則和拉伸截斷的庫侖準則;

5 基元的力學性質隨演化的發展是不可逆的;

6 基元相變前后均為線彈性體;巖石介質中的裂紋擴展是一個準靜態過程,忽略因快速擴展引起的慣性力的影響。

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