基于数字图像技术的岩土材料有限元-离散元分析

›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (8): 2408-2414.

基于数字图像技术的岩土材料有限元-离散元分析

严成增，郑宏，孙冠华，葛修润

中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071

收稿日期:2013-04-25 出版日期:2014-08-12 发布日期:2014-08-14
作者简介:严成增，男，1986年生，博士研究生，主要从事离散元有限元耦合、离散元、颗粒物质物理与力学、多物理场耦合、DDA、大规模高性能并行计算以及软件工程。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划(973)项目（No. 2011CB013505，No. 2014CB047100）；国家自然科学基金项目（No. 11202223）。

FDEM of geomaterials based on digital image technology

YAN Cheng-zeng, ZHENG Hong, SUN Guan-hua, GE Xiu-run

State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering , Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China

Received:2013-04-25 Online:2014-08-12 Published:2014-08-14

摘要/Abstract

摘要： 将数字图像技术与Munjiza提出的有限元法-离散元法（FDEM）耦合分析方法结合，研制了可表征岩石真实非均质性的FDEM分析系统，为从细观角度对岩体进行建模以及研究岩体的破裂机制提供了新途径。该系统借助数字图像技术从岩石断面的图像获取岩石材料的真实细观结构，借助成熟的网格剖分技术，将其映射到FDEM计算网格中，从而克服了原有FDEM在考虑材料非均质性所存在的不足。利用该系统，进行了巴西圆盘劈裂试验的数值模拟，再现了花岗岩在荷载作用下的真实破裂过程。数值模拟结果表明，考虑非均质性的岩样应力分布呈现出非对称性，岩石的细观结构对岩石中裂纹的扩展及应力分布有重要影响。

关键词: 有限元-离散元分析, 数字图像技术, 材料非均质性, 巴西圆盘

Abstract: Based on the digital image technology and FDEM (combined finite-discrete element method) proposed by Munjiza, the FDEM system is developed, which can identify the interface of different materials from a rock-like cross section photo. This system provides an innovative method for the investigation on mechanical feature and failure mechanism of heterogeneous material such as rock and so on. The system using digital imaging technology acquisition of real rock material microstructure from the rock section of the image, meshing with mature technology, mapped into FDEM computing grid, thus the deficiencies of the original FDEM in considering the material heterogeneity are overcomed. Using this system, conducting numerical simulations of the Brazil split test, real failure processes of granite are visually observed. The simulation results show that, considering the heterogeneity of rock samples exhibiting asymmetric stress distribution, rock microstructure has an important influence on stress distribution and cracks of rock.

Key words: FDEM, digital image technology, material heterogeneity, Brazilian disc

中图分类号:

O 319.56

严成增，郑宏，孙冠华，葛修润. 基于数字图像技术的岩土材料有限元-离散元分析[J]. , 2014, 35(8): 2408-2414.

YAN Cheng-zeng, ZHENG Hong, SUN Guan-hua, GE Xiu-run. FDEM of geomaterials based on digital image technology[J]. , 2014, 35(8): 2408-2414.

参考文献

相关文章 13

[1]	谢亦朋, 杨秀竹, 阳军生, 张聪, 戴勇, 梁雄, 龚方浩, . 松散堆积体隧道围岩变形破坏细观特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4925-4934.
[2]	张燕，于大伟，叶剑红，. 岩石类材料拉伸弹性模量测量方法的对比研究[J]. , 2018, 39(6): 2295-2303.
[3]	李露露，高永涛，周喻，金爱兵. 单轴压缩条件下含三叉裂隙类岩石试样力学特性的细观研究[J]. , 2018, 39(10): 3668-3676.
[4]	张盛，鲁义强，王启智,. 用P-CCNBD试样测定岩石动态扩展韧度和观察动态止裂现象[J]. , 2017, 38(11): 3095-3105.
[5]	郭翔，王学滨，白雪元，王春伟，齐大雷,. 加载方式及抗拉强度对巴西圆盘试验影响的连续-非连续方法数值模拟[J]. , 2017, 38(1): 214-220.
[6]	李一凡，董世明，李念斌. 平台巴西圆盘复合型加载下T应力计算法[J]. , 2016, 37(S1): 645-650.
[7]	李一凡，董世明，华文. 中心裂纹巴西圆盘压缩载荷下T应力研究[J]. , 2016, 37(11): 3191-3196.
[8]	徐积刚，董世明，华文. 围压对巴西裂纹圆盘应力强度因子影响分析[J]. , 2015, 36(7): 1959-1965.
[9]	苟小平，杨井瑞，王启智 . 基于P-CCNBD试样的岩石动态断裂韧度测试方法[J]. , 2013, 34(9): 2449-2459.
[10]	崔振东，刘大安，安光明，周苗，李志清. V形切槽巴西圆盘法测定岩石断裂韧度KIC的实验研究[J]. , 2010, 31(9): 2743-2748.
[11]	戴峰，王启智. 有限宽切槽对CCNBD断裂试样应力强度因子的影响[J]. , 2004, 25(3): 427-431.
[12]	吴礼舟，贾学明，王启智. CCNBD断裂韧度试样的SIF新公式和在尺度律分析中的应用[J]. , 2004, 25(2): 233-237.
[13]	贾学明，王启智. 断裂韧度试样CCNBD宽范围应力强度因子标定[J]. , 2003, 24(6): 907-912.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed