巖石裂紋損傷
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-04
巖石裂紋損傷的視頻教程
ANSYS/ls-dyna包含不同傾斜角度節理巖石爆破裂紋損傷數值模擬
2.網格優化處理，網格設計技巧，實現最優裂紋效果。 3.節理創建、材料參數、邊界條件等定義，快速完成關鍵字的定義。 4.不同角度節理修改、實用ls-prepost前處理技巧。 5.后處理云圖數據操作、出圖技巧，輸出各類云圖、裂紋演化圖。 課程對該案例模型從建模到后處理全過程進行了講解，過程中還演示了許多與案例相關的ls-prepost實用小技巧。
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LS-DYNA的三維巖石爆破裂紋擴展模擬
視頻包括巖石三維爆破模擬的建模及后處理過程，建模步驟講解詳細（ANSYS軟件），并介紹了體積分數法在爆破模擬中的應用（可大大簡化建模過程）。第一個視頻為模擬結果展示。第二個和第三個視頻均講解了建模過程，第二個視頻錄制較早，第三個視頻對于一些細微的地方說明的更加詳細，可對照著一起看。 K文件可在附件直接下載。對于視頻內有疑問的地方可在評論區互相交流學習，若視頻對學習有幫助的話期待得到5星好評。
￥49.99 1小時40分鐘 16361播放
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巖石裂紋損傷的實例教程
從工程適用性角度考量，該方法可直接服務于巖石切削工藝優化。在石油工程鉆井、礦山機械切削等實際場景中，巖石內部存在天然微裂紋與缺陷，多裂紋擴展直接影響切削效率與刀具磨損。通過插入Cohesive單元生成多裂紋，可模擬不同切削參數（如刀具角度、切削速度）下巖石的損傷演化規律，預測切削過程中的崩碎區范圍與裂紋擴展方向，為高效切削工藝參數的制定提供數值依據。而其他裂紋生成方法（如擴展有限元法XFEM）雖也可模擬裂紋擴展，但在多裂紋相互作用及碎屑分離的模擬中，存在單元積分復雜、計算成本高的問題，對于二維切削這類需要大規模模擬的場景，插入Cohesive單元法兼具精度與效率優勢。
綜上，插入Cohesive單元生成多裂紋是二維巖石切削模擬中不可或缺的技術手段，其核心價值在于實現了巖石斷裂機理、數值計算精度與工程應用需求的有機統一。
展開 01、項目概述
巖石爆破是利用炸藥的爆炸作用對巖石施加荷載，使巖石破壞的力學過程。在開礦、地鐵掘進、隧道工程、建筑物爆破拆除中有廣泛的應用。該類問題很難通過試驗進行測試，因此需要通過仿真獲得精確的結果。
本項目主要涉及如下關鍵技術：
針對含節理的巖石模型，對模型建立及切分進行了嚴格控制，以保證劃分高精度的網格。仿真基于的有限元方法，網格的精細及網格質量是影響仿真精度的關鍵因素；
針對爆炸查看裂紋，總結了裂紋查看的幾種方式方法，如單元失效法、損傷var#4查看法等；
針對爆炸分析，流固耦合的技巧方法非常重要，k文件的修改有較多技術要求；
針對爆炸波的傳播，詳細講解了k文件中如何添加關鍵字輸出流固耦合作用力，如何通過添加關鍵字輸出可移動示蹤粒子的軌跡（如看炸藥物質的邊界達到的位置坐標曲線），以及固定位置示蹤粒子的定義方法等。
圖1 巖石及節理模型
02、前處理
1）模型：首先在workbench下建立巖石、節理、空氣及炸藥的幾何模型，并對模型進行詳細切分，切分后的效果如下圖所示：
圖2 空氣及炸藥模型切分
2）網格：利用Ansys APDL進行前處理，劃分網格，網格如下圖所示，該項目主要研究巖石裂紋擴展情況，因此需要采用非常小的網格，基于單元失效法進行模擬，網格總數130多萬。
展開 下圖顯示了巖石在乳化炸藥爆炸作用下的裂紋擴展過程。
結果顯示，在3500m/s爆速的乳化炸藥作用下，巖石裂紋擴展較好，可以較準確的模擬實際情況，對工程爆破具有極大的參考意義。
04
總結
本文建立了含節理的巖石爆炸模型，仿真分析了3500m/s乳化炸藥在不偶和裝藥爆炸作用下含節理的巖石的裂紋擴展效果，獲得了巖石的裂紋分布情況。由于計算量較大，沒有分析無節理情況下裂紋擴展情況進行對比。
配圖1-6：裂紋發展圖
可以看到裂紋不像傳統單軸是從兩端生成裂紋，而是在裂縫附近先生成裂紋。以一個X的方向向四周擴展。
配圖7-11：塊體圖
這里可以看到宏觀裂紋的擴展情況，宏觀上裂紋在裂縫的兩端向受壓端延伸。
形成貫穿的裂縫后，受壓端較窄的那部分又發展新的宏觀裂紋，這個和微觀裂紋圖是一致的。
配圖12： 應力應變曲線
這里可以看到在應力下降后有一個階梯，懷疑是兩端窄的部分產生裂縫后形成之后劇烈的衰減，沒有比對過，需要再驗證一下。
配圖13： 裂紋演變曲線
這里的巖體為高摩擦角的性質，以剪壞為主，拉壞只有很少的一部分。
這里的代碼是在單軸的基礎上修改的，唯一修改的部分就是一開始說明的，這里就不貼上代碼了。
后面會寫直剪、單剪、滾刀、邊坡等，有時間就做一做，比較慢。
展開 comsol巖石損傷模型 ￥40
本案例模擬了巖石在膨脹劑水化作用下，產生膨脹壓力，隨著壓力的增大，損傷的產生。以及不同時間點的損傷部位的發展情況，通過本案例和視頻講解可以學習comsol5.6損傷模型的建立，詳細案例和視頻講解附后。
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# 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。
Fluid-driven transition from damage to fracture in anisotropic porous media: a multi-scale XFEM approach 論文內容100%重現
<p>炸藥偏心不耦合裝藥結構爆破對炮孔壁作用的能量是非均勻的，大量學者通過理論推導、模型試驗和現場試驗等方式，分別從爆破參數推導，圍巖裂紋擴展規律、損傷范圍長度及應力、應變峰值四個方面做了研究，并根據偏心不耦合裝藥爆破研究成果，為光面爆破或預裂爆破等不耦合裝藥結構爆破，在實際工程運用中的改進措施和優化方法提出了優化方案，為偏心不耦合裝藥結構爆破的運用提供了理論依據。</p><p>偏心不耦合裝藥結構爆破產生的爆破荷載
本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface
ABAQUS損傷斷裂(例2) 盾構機在砂漿環境下掘進的巖石破碎模擬
采用顯示動力學分析：
該模型模擬盾構機在砂漿中掘進的巖石破碎，采用耦合歐拉拉格朗日法模擬砂漿環境下，盾構機刀盤與巖石之間的相互作用，巖石應力達到破碎時采用單元刪除技術消除掉已失去抵抗力的巖石。砂漿模擬為歐拉體，巖石及盾構機刀盤為拉格朗日體，其中盾構機刀盤模擬為剛體。
所建模型：
模擬的盾構機刀盤及所切割的巖石
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
01、項目概述
巖石爆破是利用炸藥的爆炸作用對巖石施加荷載，使巖石破壞的力學過程。在開礦、地鐵掘進、隧道工程、建筑物爆破拆除中有廣泛的應用。該類問題很難通過試驗進行測試，因此需要通過仿真獲得精確的結果。
本項目主要涉及如下關鍵技術：
針對含節理的巖石模型，對模型建立及切分進行了嚴格控制
巖體中的裂隙直接影響爆破應力波在巖體中的傳播，進而影響爆破效果。本案例研究了含裂隙巖體爆破中裂紋的擴展及損傷過程，Ls-dyna模擬了爆炸應力波在裂隙巖體中的傳播特性。結果表明:爆破過程中應力波分布不均勻，主要向自由表面傳播閉合型宏觀裂隙阻礙爆炸應力波的傳播，且在裂隙處會止裂，裂紋及損傷會繞過裂隙處，模擬結果如下 ：
與單孔爆破相比，雙孔爆破中爆破沖擊波的傳播規律和巖體的損傷裂紋擴展過程更為復雜。有限元分析(FEM)在目前的數值分析方法中占據主導地位。本案例基于動態分析軟件LS-DYNA和langange - ale流固耦合算法。采用數值模擬方法研究了爆破沖擊波在巖石介質中的傳播規律以及爆破對爆破孔周圍巖體振動的影響。模擬結果如下：
寫在前面
『Ansys LS-DYNA用戶案例競賽』活動全程收獲來自多個行業CAE從業人員的積極參與，總計收到近90篇投稿作品，所有作品都已在2021 Ansys Innovation大會同期的“用戶優秀作品展示” 中供觀眾賞閱。會議期間
