巖石材料
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-23
巖石材料的視頻教程
PBM-SPH法模擬炸藥爆破巖石
采用PBM-SPH耦合方法模擬炸藥爆破巖石過程，同時講解粒子爆破法（PBM法）相關的關鍵字及其設置，巖石材料損傷的歷史變量查看等。 巖石材料模型用SPH模擬，采用MAT_JOHNSON_HOLMQUIST_CERAMICS材料本構
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LS-DYNA的RHT本構模型介紹和參數標定教學（巖石、混凝土材料）
對LS-DYNA軟件中的混凝土、巖石RHT本構模型進行介紹，并詳細教學了參數標定過程。參數的計算方法和利用origin軟件進行曲線擬合的過程都做了詳細解釋。在撰寫大論文的時候，參數標定的過程可以單獨作為一章。在撰寫小論文的時候，補上自己標定參數的過程有助于投中更好的期刊。 若對學習有幫助，期待5星好評。
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LS-DYNA的HJC本構模型介紹和參數標定教學（巖石、混凝土材料）
對LS-DYNA軟件中的混凝土、巖石HJC本構模型進行介紹，并詳細教學了參數標定過程。參數的計算方法和利用origin軟件進行曲線擬合的過程都做了詳細解釋。在撰寫大論文的時候，參數標定的過程可以單獨作為一章。在撰寫小論文的時候，補上自己標定參數的過程有助于投中更好的期刊。 若對學習有幫助，期待5星好評。
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巖石材料的實例教程
請教各位大神，巖石材料XEFM模擬時的損傷模型與參數選取，求教一個模擬巖石裂紋擴展的例子，參考一下參數設置小弟在這里多謝了
請教各位大神，巖石材料XEFM模擬時的損傷模型與參數選取，求教一個模擬巖石裂紋擴展的例子，參考一下參數設置小弟在這里多謝了
不同切削深度下二維巖石切削分析
線性切削廣泛應用于巖石的數值試驗中，在線性切削過程中切削刀具以設定的速度劃過巖石表面，同時以不同深度切削巖石，切削破壞表層部分巖石材料。使用ABAQUS有限元軟件建立單刀線性切削巖石材料仿真模型，研究切削深度對巖石切削中切削力的影響。
1.計算模型
運用有限元顯示動力學分析方法進行仿真模擬計算。在有限元模型中，巖石材料模型的長度為20mm，高度為5mm的長方形，刀具為長3mm，寬1mm，傾角為15°。
如圖所示為巖石單刀線性切削模型示意圖。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。
(2)切削刀具的強度和剛度遠高于巖石材料，將刀具假設為剛體，且在切削過程中不發生磨損。
(3)不考慮溫度對切削過程的影響。
2.計算參數
密度：2600kg/m3
彈性模量2000000000pa
泊松比0.3
斷裂應變0.002
內摩擦角41.84°;
剪漲角5°;
屈服應力10900000pa
失效位移0.0001
3.計算工況
切削速度為15mm/s，切割時間為0.5s，質量縮放為10000。
建立切削深度為0.1 mm -1.8mm共18個工況。
將切削刀具視為剛體，在切削刀具上設置參考點RP來約束其運動，這樣不僅便于切削力的提取，也便于對刀具施加約束條件。
展開 巖石的隨機賦予材料可有兩種方法：
第一種如圖1所示，可以將每個單元建立后才能一個part并賦予一個材料。這種方法不能用于單元太多的，因為單元太多（達到上百萬）也就意味著要建立上百萬的part，不現實。
圖1
第二種方法是如圖2所示：
圖2
這種方法是首先將網格劃分成若干組（如20組），每組為一個part。將網格隨機挑選放入每組中，每組數量不同并賦予不同材料。每組網格數量可以成正態分布（或高斯分布），如圖3。本程序也是基于這種思路寫的
圖3
使用這種方法進行彈體高速打擊巖石的數值模擬，效果圖如下：
程序的使用方法可見視頻鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1wA4y1Q7eq?spm_id_from=333.999.0.0
展開 巖石材料模型
巖石材料選用Johnson-Holmquist模型，該模型適合在大應變，高應變率和高壓力條件下使用，巖石的等效強度與壓力，應變率和損傷有關，巖石材料通過在k文件中添加*MAT_ADD_EROSION關鍵字來定義巖石的抗壓強度和失效主應力為巖石失效判據，使得巖石當抗壓強度達到設定值或者單元主應力達到設定值時即失效，從而模擬巖石爆破失效。
2. 炸藥材料參數
炸藥材料模型采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BURN,采用JWL狀態方程進行爆轟壓力計算：
式中：P—爆轟壓力；E—炸藥爆轟產物的內能；V—爆轟產物的相對體積；A，B，R1，R2，ω—所選炸藥的性質常數。
選取的炸藥材料及狀態方程參數如下表所示。
表3炸藥材料及狀態方程參數
密度
/g·cm-3
爆速/cm·us-1
爆壓/GPa
A
/GPa
B
/GPa
R1
R2
ω
E
/GPa
1.26
0.55
3.43
321.9
0.182
4.2
0.8
0.15
3.51
3. 模型建立
通過hm建立有限元網格模型，總體網格模型如下圖所示，主要包含四部分：空氣，炸藥，堵塞，巖石，其中前兩者采用ALE多物質單元，巖石和堵塞為lag網格。巖石與堵塞定義為面面接觸。
有限元網格模型如下圖所示：
模型總體示意圖
有限元俯視網格模型
采用反向耦合裝藥，建模模型為1/2模型，除頂部自由面外的其他三個面施加無反射邊界條件，采用關鍵字*BOUNDARY_NON_REFLCTION，所有模擬數值單位均采用：cm-g-us，此單位制下，力的單位是N，應力單位為Mbar(即Mpa)。
2.
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巖石材料的最新內容
改進后的模型采用譜分解（Spectral Decomposition）策略，將應變能密度分解為拉伸和壓縮部分：
其中：
—— 僅當主應變為正時激活 —— 僅當主應變為負時激活
關鍵改進：損傷僅退化拉伸部分的能量，壓縮部分保持完好：
這一改進的物理意義：
消除經驗參數：不再需要標定拉壓強度比 k物理一致性：裂紋擴展由拉伸變形驅動，壓縮變形提供約束——這與混凝土、巖石等準脆性材料的實際破壞機制完全一致高階項的拉壓不對稱
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。
鋼筋混凝土/巖石材料參數包含以下6中常用本構：（
1.*MAT_PLASTIC_KINEMATIC（MAT_003混凝土/鋼筋）自帶失效；2.*MAT_CONCRETE_DAMAGE_REL3_TITLE（MAT_72R3KC本構）可看損傷；3.*MAT_BRITTLE_DAMAGE（MAT_96混凝土）整體式模型；4.
求解器
ABAQUS主要解決復雜的結構模型問題，特別是能夠仿真復雜的物體，可以進行多種工況的嘗試，其中包括混凝土、環氧樹脂、新能源材料以及巖石地質災害等地質材料其它工程問題。
并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結構（應力/位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析。
4 離散元模擬方法
4.1離散元數值試樣的生成方法
4.1.1單元試樣模型生成方法
4.1.2邊值問題（場地）模型生成方法
4.1.3連續—非連續耦合模型生成方法
4.1.4復雜顆粒形狀的模擬方法（Rblock方法、Clump方法）
4.2接觸模型選擇與參數標定
4.2.1離散元接觸模型的選擇原則—12個內置模型
4.2.2接觸模型參數的標定方法與參數意義—以膠結顆粒材料
并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力/位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題，例如熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透 / 應力耦合分析）及壓電介質分析。
模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料。其它工程問題：熱傳導、質量擴散、熱電耦合分析、聲學分析、巖土力學分析（流體滲透/應力耦合分析）及壓電介質分析。
ABAQUS主要分析功能
1、靜態應力/位移分析：包括線性、幾何或材料非線性、結構斷裂分析等 。
4 離散元模擬方法
4.1離散元數值試樣的生成方法
4.1.1單元試樣模型生成方法
4.1.2邊值問題（場地）模型生成方法
4.1.3連續—非連續耦合模型生成方法
4.1.4復雜顆粒形狀的模擬方法（Rblock方法、Clump方法）
4.2接觸模型選擇與參數標定
4.2.1離散元接觸模型的選擇原則—12個內置模型
4.2.2接觸模型參數的標定方法與參數意義—以膠結顆粒材料
（巖石、膠結砂土等）為例，講授參數標定步驟
4.3其他問題
4.3.1模型邊界條件施加方法（達到初始平衡狀態、開挖類模擬、填筑類模擬、加載類模擬、周期性邊界、應力伺服）
4.3.2各種阻尼的選擇（粘滯阻尼、局部阻尼、滯回接觸模型）
4.3.3時步與時步縮放（靜力、動力問題時步及相關命令）
4.3.4試樣尺寸、顆粒數量、級配選擇
4.3.5 并行計算
