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《基于擴展有限元的巖體中裂紋擴展規(guī)律研究 (1)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、StudyofCrackGrowthinRockMassBasedonXFEMAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster‘sDegreeofEngineeringByChenGangSupervised:Prof.ZhouXiaopingProf.WangFanghanSpecialty:GeotechnicalEngineeringCollegeofCivilEngineeringofCho
2、ngqingUniversity,Chongqing,ChinaApr.2013中文摘要摘要巖體因在地質(zhì)歷史形成過程中會發(fā)生巖化，并且受到各種構(gòu)造力和流體壓力的作用，其本身是存在很多天然節(jié)理裂隙等缺陷的。當天然作用的應力、應變和流體壓力引起巖體破壞的時候，巖體就發(fā)生脆性或半脆性斷裂。本文基于擴展有限元理論，借助商業(yè)軟件ABAQUS強大的功能分析了巖石內(nèi)含預制裂紋情況時裂紋的萌生、擴展、貫通以致試樣最后的破壞模式。并以此對比試驗成果然后將其應用于工程分析中，為工程實踐提供一定的理論基礎?？偨Y(jié)本文中的主要內(nèi)容如下：①對國內(nèi)
3、外巖石斷裂力學的研究進程進行了闡述，分別對有限元方法、無網(wǎng)格方法、數(shù)值流形方法和擴展有限元方法在研究裂紋擴展方向的理論方法和進程進行了分析和對比。②總結(jié)了巖石斷裂力學相關理論基礎和擴展有限元理論，說明了abaqus基于擴展有限元理論在研究裂紋擴展問題時使用的技術手段，分析了巖石斷裂力學在巖石裂紋方面的應用知識，主要包括斷裂判據(jù)、裂紋類別和應力強度因子算法。③通過數(shù)值分析軟件abaqus模擬不同裂紋傾角和不同裂紋外端距的裂紋萌生、擴展和貫通模式，其中包括裂紋傾角為30°和45°時裂紋外端距分別為0mm、10mm和20mm
4、六種不同情況的模型破壞模式。并且對比相應每一種相似模型試驗成果，以確認數(shù)值結(jié)果和試驗成果的可靠性；在數(shù)值模擬結(jié)果中，可以更加直觀地了解到不同角度不同裂紋外端距裂紋的不同萌生方式，不同擴展模式以及最終的破壞形式。④建立雙軸壓縮數(shù)值模型進行演算分析，不僅從裂紋的萌生、擴展和貫通模式方面分析模型的破壞，還分析了雙軸壓縮模型破壞時模型的應力分布，以此著手從應力分布場差異性分析裂紋擴展的影響。⑤根據(jù)收集的錦屏二級水電站資料，基于ABAQUS平臺建立數(shù)值模型以此分析裂紋在該工程中的影響，分析了不同卸載階段洞周裂紋萌生與擴展情況，以
5、及最終完全應力釋放階段洞周的應力位移分布場與裂紋布置的關系，為工程應用提供一定的依據(jù)。關鍵詞：巖石斷裂力學，擴展有限元，裂紋擴展，數(shù)值模擬I重慶大學碩士學位論文II英文摘要ABSTRACTIntheprocessesofgeologicalhistory,rockmasswouldbeweathering;itselfcontainsofmanynaturaljointscracksandotherdefectsundertheactionsofvarioustectonicforceandfluidpressure.
6、Rockmasswouldbebrittleorsemi-brittlefracturewhenthenaturalstress,strainandfluidpressurecauserockfailure.Inthispaper,crackinitiation,propagation,coalescenceeventherockfailureofpre-crackspecimenareanalyzedbasedontheextendedfiniteelementmethodwiththehelpofabaqus.Th
7、en,resultsofnumericalsimulationandexperimentarecomparedtoprovideatheoreticalbasisforengineeringpractice.Themainworkinthispaperissummarizedasfollows:①Researchprogressesofrockfracturemechanicsinindomesticandforeignarebriefelaborated,theoreticalmethodsandresearchpr
8、ogressesinthestudyofcrackpropagationoffiniteelementmethod,meshlessmethod,numericalmanifoldmethodandextendedfiniteelementmethodareanalyzedandcompared.②Rockfracturemech
