巖石單元
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-23
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盾構機掘進時的巖石破碎模擬(含單元刪除技術)
采用顯示動力學:
盾構機刀盤模擬為剛體，在轉動掘進的過程中破碎巖石。在巖石達到破碎應力后，采用單元刪除技術刪除掉已破碎的巖石單元。
模型概況：
模型的建立及邊界條件的設置
模型的網格劃分
模擬的結果：
掘進時的動態效果
模擬后的結果
隱藏掉盾構機刀盤后巖石破碎時的應力分布
隱藏掉盾構機刀盤后巖石破碎時的等效塑性應變分布
本人在做磨料射流切割巖石的仿真過程中，對巖石四周施加了無反射邊界條件。
數值模型計算過程中，總是提示巖石單元出現負體積，造成數值模型無法計算。
如果去除無反射邊界條件且正常計算。后處理中查看產生負體積的巖石單元并未出現大變形。
嘗試過提高巖石單元的硬化程度，修改時間步長，加密或放大網格尺寸，控制沙漏等操作均為解決上述問題。
請問各位經驗豐富的網友指點一下，不勝感激。
# 采用插入Cohesive單元生成多裂紋開展二維巖石切削模擬的必要性
在二維巖石切削數值模擬中，采用**插入Cohesive單元法生成多裂紋**是精準刻畫切削過程中巖石損傷、裂紋萌生-擴展-貫通及碎屑形成的核心技術手段，其必要性可從力學機理表征、數值計算精度、工程適用性三個維度展開分析。
從力學機理層面看，巖石切削本質是刀具與巖石接觸區的應力集中引發的脆性斷裂過程，伴隨多條微裂紋的萌生、擴展與貫通。Cohesive單元基于**內聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）**，可通過定義牽引-分離準則，精準描述巖石材料的斷裂過程：單元內部應力達到粘結強度前，表現為彈性變形；應力超過閾值后，單元剛度退化并伴隨能量耗散，直至單元失效形成裂紋。相較于傳統的脆性開裂模型（如最大主應力準則），Cohesive單元能夠同時表征巖石的**張開型（Ⅰ型）、滑開型（Ⅱ型）及混合型裂紋擴展**，完美契合切削過程中多裂紋的復雜擴展模式，而直接通過網格劃分預設裂紋的方法無法模擬裂紋的動態萌生過程，難以反映真實切削機理。
從數值計算精度層面分析，插入Cohesive單元法可實現多裂紋的自主演化與相互作用。在二維切削模型中，刀具擠壓巖石會在刃口前方形成應力集中區，同時在切削面下方產生次生裂紋，多條裂紋的擴展路徑相互影響，最終決定碎屑形態與切削力波動特征。Cohesive單元可預先嵌入巖石基體網格的薄弱面（如顆粒邊界、層理面）或全域分布，當局部應力滿足斷裂準則時，單元自動失效形成裂紋，無需人為預設裂紋路徑，有效避免了預設裂紋帶來的主觀性誤差。此外，Cohesive單元的剛度退化過程可平滑模擬裂紋擴展的能量耗散，解決了傳統有限元模擬中裂紋擴展時的網格畸變與計算不收斂問題，提升了切削力、裂紋擴展長度等關鍵參數的計算精度。
展開 通過使用 3D 建模和可視化技術，可以理解和直接表達身體和地質環境3D.3D地質建模可以：有效地可視化巖石和時間地層單元的幾何形狀，以定義和控制建模所需的巖石特性的空間分布和擴散。建立地理對象之間的空間和時間關系，確定地理對象內部組成的變化，了解構造力的位移或扭曲，以及流體流經巖石單元。無論您是地質學家、采礦工程師還是活躍于采礦業;掌握 3D 地質建模技術將被證明是有很大幫助的，無論是推動您的職業生涯還是使您的簡歷具有競爭力。因為在當前所有采礦項目中，地質建模都是必不可少的步驟，但只有少數人知道如何做好它。在這個綜合課程中，我們將幫助您學習和掌握 3D 地質建模。我們將使用 Surpac，這是采礦業最好的軟件之一，它以其結果的可靠性、圖形界面的強大功能和執行速度而著稱。我們將逐步向您展示：如何從 Excel 中記錄的鉆探數據在 Surpac 中創建數據庫，如何在 3D 中顯示和作鉆孔，如何繪制截面并將礦化帶數字化，如何在 3D 中可視化礦床，確定其形狀和體積以及如何設計露天礦的坑。
誰適合
地質學家
采礦工程師
感興趣
展開 聚能裝藥爆破；裂紋擴展；預裂爆破；
聚能PVC管；2#巖石乳化炸藥；巖體采用HJC模型；
爆轟波作用于炮孔壁，產生初始的壓碎區，聚能方向的裂紋擴展主要由爆生氣體作用產生。
當爆生氣體壓力大于巖石動態抗拉強度時，巖石單元受拉破壞.
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相較于傳統的脆性開裂模型（如最大主應力準則），Cohesive單元能夠同時表征巖石的**張開型（Ⅰ型）、滑開型（Ⅱ型）及混合型裂紋擴展**，完美契合切削過程中多裂紋的復雜擴展模式，而直接通過網格劃分預設裂紋的方法無法模擬裂紋的動態萌生過程，難以反映真實切削機理。
從數值計算精度層面分析，插入Cohesive單元法可實現多裂紋的自主演化與相互作用。
Surpac 6.X顯式3D地質建模11個月前
通過使用 3D 建模和可視化技術，可以理解和直接表達身體和地質環境3D.3D地質建模可以：有效地可視化巖石和時間地層單元的幾何形狀，以定義和控制建模所需的巖石特性的空間分布和擴散。建立地理對象之間的空間和時間關系，確定地理對象內部組成的變化，了解構造力的位移或扭曲，以及流體流經巖石單元。
與自適應方法不同，炸藥與部分巖石區域為單獨的粒子算法，周圍巖石為拉格朗日單元算法，能節省大量的計算時間。粒子與粒子之間的作用不需要額外定義接觸，但是對于粒子的密度及粒子的個數需要合理控制，較多粒子數量可得到更好的爆破效果，同時會大幅提高計算時間，較少粒子則會導致單個粒子質量過大產生荷載集中現象。在調試過程中也發現，炸藥sph與巖石sph的數量需合理控制，否則將不會進行計算。
數值模型計算過程中，總是提示巖石單元出現負體積，造成數值模型無法計算。
如果去除無反射邊界條件且正常計算。后處理中查看產生負體積的巖石單元并未出現大變形。
嘗試過提高巖石單元的硬化程度，修改時間步長，加密或放大網格尺寸，控制沙漏等操作均為解決上述問題。
請問各位經驗豐富的網友指點一下，不勝感激。
將切削刀具視為剛體，巖石材料剖分為6000個單元，巖石采用平面應變四節點雙線性減縮積分單元(CPE4R)，且將被切削部分的巖石進行網格細化，保證精度的同時提高計算效率。
單刀線性切削巖石材料的仿真計算十分復雜，為了提高計算效率和便于分析，忽略次要影響因素，對該模型做出如下假設：
(1)當巖石材料單元失效后即從模型中刪除，忽略其失效后對后續切削的影響。
巖石襯砌為solid單元，空氣炸藥為solid_ALE單元。炸藥和空氣采用ALE算法，并實現流固耦合的動態分析。巖石和襯砌共節點連接，空氣和炸藥共節點連接，空氣炸藥與巖石襯砌做流固偶合。采用cm-g-us單位制，爆破時間為0.2S。
所建模型：
模擬的盾構機刀盤及所切割的巖石
刀盤及巖石的邊界條件
盾構機刀盤及所切割巖石的單元劃分
盾構機刀盤及巖石所處砂漿環境的網格劃分
模擬的結果：
掘進時的動態效果（隱藏泥漿及盾構機刀盤）
模擬后的結果（隱藏泥漿及盾構機刀盤）
隱藏掉泥漿及盾構機刀盤后巖石破碎時的應力分布
隱藏掉泥漿及盾構機刀盤后巖石破碎時的等效塑性應變分布
在巖石達到破碎應力后，采用單元刪除技術刪除掉已破碎的巖石單元。
我想問一下，做爆破模擬，有三個材料，炸藥，巖石，管道，想用流固耦合方法，現在知道炸藥用ale,管道用la,不知道巖石用什么單元類型，如果用la,那么是不是就不用設置多物質組了
當爆生氣體壓力大于巖石動態抗拉強度時，巖石單元受拉破壞.
