扩展有限元法在岩石断裂力学中的应用

• 作者: 刘大安 王洪建 石晓闪 赵子江 黎立云
• 来源期刊: 工程地质学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石断裂力学 扩展有限元 裂纹扩展 单元划分
• 年，卷（期）: 2015,（3）
• 所属期刊栏目: 岩土体工程地质
• 页码范围: 477-484
• 页数: 8页
• 分类号: TU45
• 字数: 4757字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13544/j.cnki.jeg.2015.03.015

摘要

岩石裂纹的扩展是一个经典的不连续问题，常规有限元方法难以实现裂纹扩展过程的仿真模拟。扩展有限元法（XFEM）实现了计算网格与不连续面相互独立，因此模拟移动的不连续面时无需对网格进行重新剖分。本文介绍了 XFEM基本原理和岩石断裂力学常用判据，尝试对岩石类材料单缝Ⅰ型三点弯曲、单缝剪切和双缝平板实验进行模拟。分析结果表明：扩展有限元模拟岩石类材料断裂问题不受网格划分限制，裂纹以实际应力场分布随机扩展；直观地给出岩样的微裂纹产生、演化，直至完全破坏的全过程，并与实验结果吻合。该方法能够应用到岩石断裂力学方面的研究，模拟岩石类材料的宏细观破坏过程，为解决复杂问题提供了方便的途径。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黎立云	中国矿业大学力学与建筑工程学院	15	574	9.0	15.0
2	刘大安	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	39	904	17.0	29.0
3	石晓闪	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	4	32	2.0	4.0
4	王洪建	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	2	16	2.0	2.0
5	赵子江	中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室	1	8	1.0	1.0