巖石本構(gòu)的案例
Plaxis應(yīng)用于巖石工程問(wèn)題的本構(gòu)模型
隨著巖土工程軟件市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，Plaxis也朝著解決巖石工程問(wèn)題的方向努力。本文簡(jiǎn)要討論了Plaxis處理巖石工程問(wèn)題的本構(gòu)模型及其最新的研究進(jìn)展。
2 本構(gòu)模型
除了線彈性模型和Mohr-Coulomb模型，在Plaxis標(biāo)準(zhǔn)的本構(gòu)模型中，有兩個(gè)模型可以應(yīng)用于巖石工程問(wèn)題，第一個(gè)是Hoek-Brown (HB) model；第二個(gè)是Jointed Rock (JR) model。Plaixs只考慮了初始的Hoek-Brown模型，如下圖所示。
Jointed Rock (JR) model可以表示由明確定義的平行節(jié)理組產(chǎn)生的各向異性行為，最多可以定義三個(gè)優(yōu)勢(shì)面，每個(gè)方向都受制于獨(dú)立的Mohr-Coulomb破壞準(zhǔn)則。假定巖石是線彈性變形，塑性變形只能沿著預(yù)定的節(jié)理面發(fā)生，這個(gè)本構(gòu)模型的建立方法與Midas GTS NX的建立方法完全一樣，不知道這兩個(gè)軟件誰(shuí)模仿的誰(shuí)，參看【各向異性巖體地層中隧道的數(shù)值分析(Tunnels in Anisotropic Rock Mass)---Part 2】
此外，Plaxis還有一個(gè)用戶定義的本構(gòu)模型Iso_jrmc64.dll，用來(lái)模擬帶有Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的各向同性節(jié)理化巖體。
展開 LS-DYNA巖石/混凝土爆炸與沖擊相關(guān)的本構(gòu)材料參數(shù) ￥49.99
本人閱讀并收集了大量文獻(xiàn)中的巖石/混凝土本構(gòu)參數(shù)供參考，包括常用的RHT模型、HJC模型、JH-2模型、PK模型等，多數(shù)取自近幾年的SCI/EI論文，包括多個(gè)種類的巖石/混凝土（各個(gè)強(qiáng)度等級(jí)混凝土、花崗巖、砂巖、煤巖、石灰?guī)r、礦石、矽卡巖、白云巖、板巖、煤巖、綠砂巖、白砂巖、紅砂巖、灰砂巖、玄武巖、灰砂巖、大理巖、角巖、軟巖、土壤炮泥等等），并且模板會(huì)持續(xù)更新。
另外，也提供了爆炸仿真時(shí)多個(gè)品種的炸藥、玻璃材料、陶瓷材料、沖擊仿真時(shí)需要用的金屬?gòu)椡璨牧系取?目前模板中約有40套材料參數(shù)。爆炸沖擊模擬時(shí)直接套用即可，十分方便。閱讀到新的論文用到了相關(guān)本構(gòu)，參數(shù)模板會(huì)持續(xù)更新，目前最新更新版本為2024.6.27，附件包括參數(shù)模板和模板使用教程，模板已按照K文件關(guān)鍵字格式輸好，直接復(fù)制即可使用。
單位制g-cm-微秒，部分截圖如下：
更新日志：
2022.2.20 新增1組HJC參數(shù)、1組RHT參數(shù)、3組JH-2參數(shù)
更新日志：
2022.3.21 新增3組RHT參數(shù)、2組HJC參數(shù)、3組CSCM參數(shù)（含玄武巖）、聚乙烯和合金參數(shù)
更新日志：
2022.10.11 新增5組RHT參數(shù)、4組HJC參數(shù)、2組CSCM參數(shù)、1組玻璃JH-2參數(shù)、PK本構(gòu)的PVC參數(shù)
2024.6.27 新增5組RHT參數(shù)、7組HJC參數(shù)、3組PK參數(shù)，包括礦石、矽卡巖、白云巖、板巖、煤巖、綠砂巖、白砂巖
展開 LSDYNA-金剛石磨削巖石 ￥28
1.巖石采用110號(hào)材料，配合失效參數(shù)，實(shí)現(xiàn)裂紋擴(kuò)展效果；
圖 1 巖石參數(shù)本構(gòu)
2.具體模型如下圖所示；
圖 2 切削模型
圖 3 切削模擬結(jié)果一
圖 4 切削模擬結(jié)果二
圖 5 切削磨粒
注：付費(fèi)文件為模型k文件及答疑聯(lián)系方式
展開 免費(fèi)線上專項(xiàng)培訓(xùn)for第二屆基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)Abaqus仿真技術(shù)競(jìng)賽，誠(chéng)邀您來(lái)！
講解內(nèi)容包括：混凝土結(jié)構(gòu)建模與分析、巖土本構(gòu)材料模型參數(shù)設(shè)置與分析、隧道開挖分析、邊坡失穩(wěn)分析。為更好幫助培訓(xùn)人員應(yīng)用，培訓(xùn)過(guò)程中會(huì)同步操作案例。
培訓(xùn)概況
時(shí)間：10月14日 9:00-17:00
方式：線上培訓(xùn)（報(bào)名成功即可獲得參會(huì)鏈接與會(huì)議碼）
培訓(xùn)日程安排
時(shí) 間
日 程
9:00-9:15
競(jìng)賽內(nèi)容介紹
9:15-10:00
Abaqus2022新功能介紹
10:15-11:30
混凝土結(jié)構(gòu)建模與算例分析
13:30-14:30
巖石材料本構(gòu)模型介紹與算例分析
14:30-15:30
開挖算例分析
15:45-17:00
邊坡穩(wěn)定算例分析
培訓(xùn)報(bào)名
歡迎掃碼下方二維碼或點(diǎn)擊鏈接報(bào)名培訓(xùn)
https://jishulink.mikecrm.com/QsEU68T
培訓(xùn)提醒
1、培訓(xùn)需自備電腦；
2、技術(shù)培訓(xùn)以上述內(nèi)容為準(zhǔn)，為保證培訓(xùn)進(jìn)度和質(zhì)量，對(duì)您關(guān)心的培訓(xùn)外內(nèi)容，可與工程師會(huì)后交流；
3、培訓(xùn)相關(guān)視頻，將上傳技術(shù)鄰，報(bào)名成功即可免費(fèi)獲取。
展開 
LS-DYNA滾刀破巖非均質(zhì)巖石（二維） ￥200
采用LS-DYNA軟件，模型為二維，滾刀為剛體，巖石使用RHT本構(gòu)
淹沒條件下水射流破巖數(shù)值模擬
當(dāng)采用水射流技術(shù)進(jìn)行切割開采巖石時(shí)，其作用機(jī)理十分復(fù)雜，目前還未形成統(tǒng)一的學(xué)說(shuō)。而在淹沒條件下水射流沖擊破碎煤巖時(shí)，由于巖石等礦產(chǎn)資源受地應(yīng)力影響，射流受周圍水體的阻礙作用及空化作用等因素的影響，以及水射流破巖過(guò)程的短暫性、巖石自身的不透明性等，采用試驗(yàn)的方法不能直觀有效 觀察巖石的破壞過(guò)程及巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬方法得到迅速發(fā)展，由于采用數(shù)值模擬方法具有低成本、可重復(fù)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)地觀察事物的發(fā)展變化，因此，數(shù)值模擬技術(shù)成為一種新的技術(shù)被廣泛應(yīng)用。本文采用數(shù)值模擬的方法建立了淹沒條件下水射流破碎巖石的數(shù)值計(jì)算模型，模擬得出的結(jié)果對(duì)進(jìn)一步提高淹沒條件下水射流破巖效率提供參考依據(jù)。
2模型建立
2.1網(wǎng)格模型
高壓水射流沖擊破碎巖石的過(guò)程基本是軸對(duì)稱的，故只選取模型的1/4進(jìn)行模擬分析，淹沒水射流沖擊巖石的網(wǎng)格模型如圖1所示。 深藍(lán)色的為射流模型，綠色的為海水模型，淺藍(lán)色的為巖石模型，射流模型與海水模型通過(guò)共節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，巖石模型與海水模型采用折疊網(wǎng)格模型。
圖1 射流破巖網(wǎng)格模型
2.2 模型設(shè)置
2.2.1材料的本構(gòu)方程
海水為塑性材料，其本構(gòu)方程采用Gruneisen狀態(tài)方程表示；由于水射流破巖問(wèn)題屬于大變形、高應(yīng)變率、非線性的撞擊問(wèn)題，所以巖石選用能較好模擬大應(yīng)變、高應(yīng)變率及高壓效應(yīng)下的 H-J-C 模型作為巖石的本構(gòu)模型，其基本參數(shù)設(shè)置如下圖。
2.2.2加載和邊界條件設(shè)置
由于模型采用1/4模型，所以在兩個(gè)對(duì)稱邊界上分別設(shè)置為關(guān)于xy平面與xz平面的對(duì)稱面，外邊界和出口面設(shè)置為無(wú)反射邊界條件，入口射流設(shè)置入口速度為300m/s。
展開 LS-DYNA柔性滾刀直線破巖（強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)） ￥251
<p>基于LS-DYNA軟件，刀盤為柔性體，巖石采用JH2本構(gòu)，刀盤滾動(dòng)依靠強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202604/attachment/816bde8039a64c34a5e6c3af6436677e.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/816bde8039a64c34a5e6c3af6436677e.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/816bde8039a64c34a5e6c3af6436677e.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/816bde8039a64c34a5e6c3af6436677e.png?
展開 Abaqus線下培訓(xùn)，工程師免費(fèi)參與，名額有限！!
Abaqus——油氣行業(yè)的“制勝秘籍”
巖石力學(xué)貫穿了整個(gè)石油工業(yè)勘探與開發(fā)的全過(guò)程。Abaqus軟件在巖石力學(xué)模擬方面，提供了其它通用和專業(yè)軟件都無(wú)法比擬的諸多優(yōu)勢(shì)：
01
豐富的巖石（土）本構(gòu)模型
Abaqus具有非常豐富的巖石（土）材料本構(gòu)模型，包括線彈性模型、多孔彈性模型，以及多個(gè)塑性本構(gòu)模型：
另外，Abaqus提供了開放、靈活的二次開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)用戶子程序可以編寫所需的材料本構(gòu)模型。
02
動(dòng)態(tài)地應(yīng)力分析
隨著油氣的開采，孔隙壓力的變遷導(dǎo)致地應(yīng)力發(fā)生改變，這些變化反過(guò)來(lái)又影響油氣的流動(dòng)。開采引起的地應(yīng)力改變會(huì)導(dǎo)致地層發(fā)生沉降，斷層激活，套管完整性受到影響等。Abaqus通過(guò)讀入油藏開采引起的孔壓變化，進(jìn)行多孔介質(zhì)流固耦合分析，計(jì)算地應(yīng)力變化。下圖為ENI預(yù)測(cè)的某油藏儲(chǔ)層頂面從2018年到2028年垂向位移的變化情況：
同時(shí)結(jié)合整體模型和子模型分析技術(shù)，評(píng)價(jià)隨著開采的進(jìn)行，套管的穩(wěn)定性：
03
跨尺度模擬能力
對(duì)巖心的微觀結(jié)構(gòu)建模分析，可以近似得到地層宏觀的物性參數(shù)；含油氣盆地是油氣生成、運(yùn)移、聚集、保存的基本單元。通過(guò)模擬數(shù)百萬(wàn)年地質(zhì)構(gòu)造的演化，來(lái)進(jìn)行油氣資源的評(píng)價(jià)。
Abaqus的分析范圍能夠涵蓋從毫米級(jí)別的巖心，到幾百公里跨度的盆地。
04
水力壓裂模擬
水力壓裂通常是在油氣井中泵入壓裂液，破碎儲(chǔ)層巖石形成水力裂縫，從而大幅提高儲(chǔ)層滲透率，提升油氣產(chǎn)量。上世紀(jì)50年代起，水力壓裂技術(shù)初步完善，開始應(yīng)用到常規(guī)油氣井的開發(fā)中。
展開 Abaqus培訓(xùn)丨達(dá)索系統(tǒng)油氣行業(yè)名師面對(duì)面
Abaqus——油氣行業(yè)的“制勝秘籍”
巖石力學(xué)貫穿了整個(gè)石油工業(yè)勘探與開發(fā)的全過(guò)程。Abaqus軟件在巖石力學(xué)模擬方面，提供了其它通用和專業(yè)軟件都無(wú)法比擬的諸多優(yōu)勢(shì)：
01
豐富的巖石（土）本構(gòu)模型
Abaqus具有非常豐富的巖石（土）材料本構(gòu)模型，包括線彈性模型、多孔彈性模型，以及多個(gè)塑性本構(gòu)模型：
另外，Abaqus提供了開放、靈活的二次開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)用戶子程序可以編寫所需的材料本構(gòu)模型。
02
動(dòng)態(tài)地應(yīng)力分析
隨著油氣的開采，孔隙壓力的變遷導(dǎo)致地應(yīng)力發(fā)生改變，這些變化反過(guò)來(lái)又影響油氣的流動(dòng)。開采引起的地應(yīng)力改變會(huì)導(dǎo)致地層發(fā)生沉降，斷層激活，套管完整性受到影響等。Abaqus通過(guò)讀入油藏開采引起的孔壓變化，進(jìn)行多孔介質(zhì)流固耦合分析，計(jì)算地應(yīng)力變化。下圖為ENI預(yù)測(cè)的某油藏儲(chǔ)層頂面從2018年到2028年垂向位移的變化情況：
同時(shí)結(jié)合整體模型和子模型分析技術(shù)，評(píng)價(jià)隨著開采的進(jìn)行，套管的穩(wěn)定性：
03
跨尺度模擬能力
對(duì)巖心的微觀結(jié)構(gòu)建模分析，可以近似得到地層宏觀的物性參數(shù)；含油氣盆地是油氣生成、運(yùn)移、聚集、保存的基本單元。通過(guò)模擬數(shù)百萬(wàn)年地質(zhì)構(gòu)造的演化，來(lái)進(jìn)行油氣資源的評(píng)價(jià)。
Abaqus的分析范圍能夠涵蓋從毫米級(jí)別的巖心，到幾百公里跨度的盆地。
04
水力壓裂模擬
水力壓裂通常是在油氣井中泵入壓裂液，破碎儲(chǔ)層巖石形成水力裂縫，從而大幅提高儲(chǔ)層滲透率，提升油氣產(chǎn)量。
展開 