巖石變形破裂過程數(shù)值流形方法

目錄
序
前言
1　緒論　1
1.1　研究背景和意義　1
1.2　研究現(xiàn)狀　2
1.2.1　巖石時效變形　2
1.2.2　數(shù)值計算方法　6
1.2.3　數(shù)值流形方法　12
1.3　本書主要內(nèi)容　16
參考文獻　18
2　數(shù)值流形方法及裂紋擴展更新算法　26
2.1　覆蓋系統(tǒng)　26
2.2　單位分解函數(shù)及位移近似函數(shù)　28
2.3　單元剛度矩陣　30
2.3.1　剛度矩陣　31
2.3.2　初應(yīng)力矩陣　33
2.3.3　點載荷矩陣　34
2.3.4　體載荷矩陣　35
2.3.5　固定點矩陣　36
2.3.6　慣性力矩陣　37
2.4　單純形積分　41
2.5　覆蓋系統(tǒng)的生成和更新算法　42
2.5.1　流形單元、物理覆蓋、接觸環(huán)路更新算法　43
2.5.2　裂紋擴展之后覆蓋系統(tǒng)整體更新算法　49
2.5.3　算例驗證　53
參考文獻　54
3　接觸算法及Voronoi多邊形接觸模型　55
3.1　接觸判斷　56
3.2　接觸矩陣　59
3.3　開閉迭代及接觸對更新　66
3.4　接觸處理中控制參數(shù)的取值范圍　69
3.5　算例驗證　70
3.5.1　滑塊滑動　70
3.5.2　塊體碰撞　71
3.5.3　圓弧形坡面滑坡　74
3.6　Voronoi多邊形生成算法　75
3.6.1　Voronoi多邊形環(huán)路生成算法　75
3.6.2　Voronoi多邊形環(huán)路節(jié)點更新算法　78
3.7　基于Voronoi環(huán)路的界面接觸模型以及開閉迭代修正　79
3.7.1　界面接觸模型　79
3.7.2　界面開閉迭代修正　82
3.8　模型校正及不同顆粒尺寸、剛度比影響分析　83
3.8.1　基于Voronoi多邊形接觸模型的參數(shù)校正　83
3.8.2　不同顆粒尺寸對模型的影響　85
3.8.3　不同剛度比對模型的影響　89
參考文獻　90
4　基于數(shù)值流形方法的裂紋擴展破壞準(zhǔn)則研究　92
4.1　基于斷裂力學(xué)準(zhǔn)則的裂紋擴展　93
4.1.1　裂紋尖端應(yīng)力場求解　93
4.1.2　應(yīng)力強度因子計算　94
4.1.3　裂紋擴展準(zhǔn)則　95
4.1.4　算例驗證　97
4.2　基于強度準(zhǔn)則的裂紋擴展　100
4.2.1　莫爾-庫侖強度準(zhǔn)則　100
4.2.2　裂紋擴展方向確定　101
4.2.3　算例驗證　103
4.3　基于損傷理論的裂紋擴展　109
4.3.1　損傷理論　109
4.3.2　裂紋萌生方式　111
4.3.3　算例驗證　111
參考文獻　118
5　巖石時效變形模型　121
5.1　基于Norton-Bailey經(jīng)驗方程的時效變形模型　121
5.1.1　Norton-Bailey經(jīng)驗時效變形模型　122
5.1.2　Norton-Bailey經(jīng)驗時效變形模型在數(shù)值流形方法中的實現(xiàn)　124
5.1.3　Norton-Bailey經(jīng)驗時效變形模型驗證與模擬　124
5.2　基于組合元件的時效變形模型　127
5.2.1　組合元件時效變形模型　127
5.2.2　組合元件時效變形模型在數(shù)值流形方法中的實現(xiàn)　132
5.2.3　組合元件時效變形模型的數(shù)值流形方法數(shù)值模擬　133
5.3　基于亞臨界裂紋擴展的時效變形模型　139
5.3.1　亞臨界裂紋擴展時效變形模型　139
5.3.2　亞臨界裂紋擴展模型在數(shù)值流形方法中的實現(xiàn)　142
5.3.3　基于亞臨界裂紋擴展的單軸壓縮數(shù)值模擬　147
5.3.4　基于亞臨界裂紋擴展的時效變形數(shù)值模擬　152
參考文獻　155
6　工程應(yīng)用　157
6.1　撫順西露天礦工程概況　157
6.2　撫順西露天礦地質(zhì)條件　158
6.3　巖體強度參數(shù)反分析　161
6.3.1　參數(shù)反分析方法　161
6.3.2　局部滑坡反分析　161
6.4　撫順西露天礦邊坡數(shù)值計算　164
6.4.1　綠色泥巖剪切蠕變試驗及蠕變參數(shù)的確定　164
6.4.2　北幫反傾邊坡E1000剖面滑坡破壞反分析　169
6.4.3　北幫反傾邊坡E2400剖面滑坡面預(yù)測　174
參考文獻　175