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国家自然科学基金(50609013)

作品数:6 被引量:28H指数:3
相关作者:张振南葛修润陈永泉张孟喜更多>>
相关机构:上海大学中国科学院武汉岩土力学研究所上海交通大学更多>>
发文基金:国家自然科学基金更多>>
相关领域:建筑科学理学一般工业技术更多>>

文献类型

  • 6篇中文期刊文章

领域

  • 5篇建筑科学
  • 1篇一般工业技术
  • 1篇理学

主题

  • 4篇数值模拟
  • 4篇值模拟
  • 3篇岩体
  • 1篇多尺度
  • 1篇多裂纹
  • 1篇岩石
  • 1篇岩石材料
  • 1篇岩石力学
  • 1篇岩体破坏
  • 1篇围压
  • 1篇节理
  • 1篇非均质
  • 1篇非均质材料
  • 1篇SIMULA...
  • 1篇TI-CR
  • 1篇VIRTUA...
  • 1篇INTERN...
  • 1篇脆性
  • 1篇脆性材料
  • 1篇MULTI-...

机构

  • 4篇上海大学
  • 2篇中国科学院武...
  • 1篇上海交通大学

作者

  • 5篇张振南
  • 3篇葛修润
  • 2篇陈永泉
  • 1篇张孟喜

传媒

  • 2篇岩土工程学报
  • 1篇岩石力学与工...
  • 1篇中国科学(E...
  • 1篇岩土力学
  • 1篇Scienc...

年份

  • 1篇2009
  • 3篇2008
  • 2篇2007
6 条 记 录,以下是 1-6
排序方式:
多维虚内键模型(VMIB)及其在岩体数值模拟中的应用被引量:2
2007年
多维虚内键模型(VMIB,virtual multi-dimensional internal bonds)是在虚内键(VIB,virtual internal bond)理论基础上发展起来的一个多尺度力学模型.VIB理论认为固体材料在微观尺度上由随机分布的材料微粒(material particle)组成,微粒之间由单一法向键连结;而VMIB模型则在原VIB模型单一法向键基础上又引入了切向键用以约束微粒点对之间的相对转动自由度.材料的宏观本构方程则由两种虚内键的刚度系数导出,并在理论上证明了微观两种虚内键的刚度系数与宏观材料常数之间存在一一对应关系,表明了在VMIB模型中增加切向键的充分性和必要性.由于材料的断裂准则直接嵌入到本构方程中,这使得VIB和VMIB模型在模拟材料断裂破坏方面有着较大的优越性.岩体由于受到分布裂纹的切割作用,宏观上表现为各向异性力学特征.在岩体损伤模型中,岩体裂纹的分布特征通常由损伤张量描述.岩体在某一方向上的相对刚度大小决定于该方向上损伤值的大小.在VMIB模型中,微观虚内键的空间分布密度决定着材料宏观各方向上相对刚度的大小,这与岩体损伤对岩体力学性能的影响是一致的.文中在损伤张量与虚内键分布密度之间建立了定量关系,将岩体等效为VMIB固体.理论与试验结果表明,这种等效的VMIB固体可以再现分布裂纹对岩体力学性能的影响,这为进一步应用VMIB模型对岩体破坏行为进行数值模拟奠定了基础,同时也为其他多裂纹体的数值计算提供一种新思路.
张振南葛修润
关键词:岩体数值模拟
基于VMIB的岩石围压破坏二维多尺度数值模拟被引量:1
2008年
VMIB(Virtual Multi-dimensional Internal Bonds)模型是在VIB(Virtual Internal Bond)模型基础上发展起来的一种多尺度力学模型。VIB认为,固体材料在微观上是由随机分布的质量微粒(Material particle)构成,微粒与微粒之间由一虚内键(virtual internal bond)连结,材料的宏观本构方程则直接由微粒之间的连结法则(Cohesive law)导出。而在VMIB中,微粒之间引入了切向效应,材料的宏观本构方程由虚内键刚度系数导出。由于考虑了微粒之间的切向效应,VMIB能够再现材料不同泊松比。依据VMIB,材料的宏观力学行为决定于微观虚内键的演化。岩石材料在围压条件下强度显著增强,破坏模式一般表现为剪切破坏,其微观机制在于虚内键的演化决定于自身的法向和切向变形,并且演化速度决定于连续层次上材料微元的应力状态。为描述这种微观虚内键的演化机制,提出了一种虚内键演化方程。通过该演化方程,可以宏观再现岩石材料在围压条件下的断裂破坏行为。作为初步应用,没有考虑材料的塑性变形机制,因此,还有待于进一步的理论完善。
张振南葛修润张孟喜
关键词:脆性材料围压
基于VMIB的非均质岩石材料破坏的数值模拟初探被引量:3
2007年
VMIB模型是在VIB基础上提出的一种新型多尺度力学模型,VIB模型认为固体材料在微观上是由随机分布的质量微粒组成,微粒与微粒之间由一虚内键连接;而在VMIB模型中,微粒与微粒之间则由切向键和法向键共同连接或者由具有法向刚度和切向刚度的虚内键连接。材料的宏观本构方程直接由微粒之间的相互作用推导出来。由于VMIB能够再现材料泊松比的多样性,因此可以应用到更广泛的工程材料。非均质材料(岩石)由不同的组分构成,因此,材料中各点的力学属性不同。为有效地模拟这种材料的破坏过程,初步将岩石的非均质特性引入到VMIB模型中,并对裂纹的生成及扩展过程进行模拟。数值模拟结果表明:如果将岩石视为均质材料,则在围压下的裂纹扩展具有很强的规则性,出现单一剪切裂纹,岩石呈剪切破坏;如果将岩石视为非均质材料,则多条裂纹同时在不同点处开始生成、扩展并汇合,破坏模式总体上呈剪切破坏。从数值模拟结果来看,该法能够模拟非均质材料(岩石)的破坏过程,并能初步反映非均质特性对宏观裂纹行为的影响。
张振南葛修润
关键词:岩石力学数值模拟非均质材料多尺度
基于VMIB多裂纹岩石材料拉伸破坏数值模拟被引量:3
2008年
多维虚内键(VMIB)模型是基于虚内键(VIB)理论的一种多尺度力学模型。依据VIB和VMIB观点,有裂纹材料与无裂纹材料的微观组构是相同的,即在微观上都是由随机分布的质量微粒与虚内键所组成的网络结构构成。两种材料不同之处在于有裂纹材料在裂纹处的微粒距离很大,以至于微粒的相互作用(虚内键刚度)几乎为零,宏观上表现为裂纹。为了再现宏观裂纹效应,赋予裂纹处微粒集合体一初始变形,使微粒之间的距离(虚内键变形)增大,从而使微粒的相互作用(虚内键刚度)可以忽略不计。通过该方法,有裂纹材料可以通过统一的本构方程来描述,而不用将宏观裂纹当作不连续面来处理,使问题变得简单化。同时,由于VIB和VMIB模型在本构层次上就是离散的,材料的断裂破坏准则已包含于本构关系之中,所以应用该方法避免了网格重新划分及外部断裂准则选取的问题,提高了计算效率。通过对两条不同排列的平行裂纹开裂过程进行模拟,得出本方法可以再现多裂纹的扩展过程。
张振南陈永泉
关键词:岩体数值模拟多裂纹
Virtual multi-dimensional internal bonds model and its application in simulation of rock mass被引量:2
2008年
VMIB (virtual multi-dimensional internal bonds) is a multiscale mechanical model developed from the VIB (virtual internal bond) theory. In VIB theory,the solid mate-rial is considered to consist of random-distributed material particles in microscale. These particles are connected with normal bonds. The macro constitutive relation is derived from the cohesive law between particles. However,in VMIB,the micro particles are connected with both normal and shear bonds. The macro constitutive relation is derived in terms of bond stiffness coefficients. It has been theoretically certified that there exists a corresponding relationship between the two bond stiffness coefficients and the two macro material constants,i.e. the Young’s modulus and Poisson ratio. This corresponding relationship suggests that it should be necessary and sufficient to simultaneously account for the normal and shear interactions between particles. Due to the fact that the fracture criterion is directly incorporated into the constitutive relation,both VIB and VMIB present many advantages in simulating fractures of materials. In the damage model of rock mass,a damage tensor is usually defined to describe the distribution of cracks. The damage value in one direction determines the relative stiffness of rock mass in this direction. In VMIB solid,the relative distribution density of micro bonds in one direction determines the relative macro stiffness of the material in this direction. The effects of the damage value and the relative distribution density of bonds are consistent. To simulate the failure behavior of rock mass with VMIB,the presented paper sets up a quantitative relationship between the damage tensor and the rela-tive distribution density of bonds. Comparison of the theoretical and the experi-mental results shows that VMIB model can represent the effect of distributed cracks on rock mass with this relationship. The presented work provides a founda-tion for further simulating fracture behavior of rock mass with VMIB model,and an alternati
ZHANG ZhenNan1,2 & GE XiuRun3,4 1 Department of Civil Engineering,Shanghai University,Shanghai 200072,China
关键词:MULTI-DIMENSIONALINTERNALINTERNALSIMULATION
一种模拟节理岩体破坏的新方法:单元劈裂法被引量:18
2009年
在有限单元法中,三结点三角单元在几何上具有独特的优点,即当一条裂纹贯穿单元(单元劈裂)时,总有一结点位于裂纹的一侧,而另外两个结点位于裂纹的另一侧。位于一侧的两个结点与位于另外一侧的一个结点可以潜在地构成两个接触点对,从而可以利用这两个接触点对来推导劈裂单元的刚度矩阵,以再现裂纹面之间的接触和摩擦效应。利用该三角单元的几何特点,提出了单元劈裂法,用于模拟节理或其它裂纹的扩展问题。由于劈裂单元刚度矩阵与原三角单元享有共同的结点,因而在模拟裂纹扩展过程中无需为设置节理单元而改变原网格划分方案,这为节理扩展的数值模拟提供了很大方便,提高了计算效率。在劈裂单元刚度矩阵推导过程中,没有考虑单元劈裂后所形成两个块体自身的弹塑性变形,所以该方法只是一种近似方法。对相应试验进行了数值模拟,结果表明该方法是有效的。
张振南陈永泉
关键词:数值模拟
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