米乐官方

亮点成果

亮点成果

当前您的位置: 首页 - 亮点成果 - 正文

文章速递|Rock Mechanics and Rock Engineering|基于颗粒粘结模型的结晶岩微观结构压缩硬化记忆效应及其对循环加卸载响应的影响

发布日期:2024-05-22浏览量:

近日,黄土力学与灾害防治团队在岩石微观力学方面取得新进展,相关成果以《Compression?Hardening Memory of the Microstructure and Its Effect on the Cyclic Loading/Unloading Response of Crystalline Rock Using a Grain?Based Model》为题发表于岩石力学领域著名期刊Rock Mechanics and Rock Engineering。黄晓林特聘研究员为论文第一作者,许领教授为论文通讯作者,研究得到了国家自然科学基金的资助。

亮点:

? 岩石微观结构表现出压缩硬化记忆效应(CHME),可以通过颗粒粘结模型来表征。

? CHME 源自压缩下颗粒接触刚度的不可逆增强。

? CHME 会导致卸荷时局部拉应力集中和岩石破坏,从而影响后续的力学响应。

文章简介:

岩石在压缩过程中可以发生硬化变形,并且具有硬化作用的记忆,可以在卸载时显示出来。这种压缩硬化记忆效应(CHME)与非均质岩石微观结构的微观力学响应有关。然而,迄今为止,相关力学机制尚未得到充分认识。本研究提出了一种由通用离散元代码(UDEC)实现的颗粒粘结模型(GBM)来重现花岗岩的循环压缩试验,然后定量揭示岩石的CHME机制及其对加卸载响应的影响作用。

1金川花岗岩UDEC-GBM模型。(a)模拟的异质微观结构、加载条件和监测设置;(b)模拟的异质颗粒接触,其中字母 k、q、p、b、gs分别表示钾长石、石英、斜长石、黑云母、颗:透种始釉匕。

2  UDEC-GBM模型中颗粒接触的变形和强度模型。(a)压缩和拉伸情况;(b)剪切情况。

 

结果表明,基于压缩硬化记忆模型(CHMM)的UDEC-GBM准确再现了实验回滞和硬化应力-应变响应,而传统的线弹性模型(LEM)则不能。颗粒接触在压缩过程中引起非线性变形,从而增强其压缩刚度。卸载时,增强的压缩刚度会被记。贾禄刂秃退苄员湫。因此,模型中可以保留一些应变能并产生拉伸应力区,从而诱发晶间微裂纹和晶内破坏区。随着预扰动阶段施加的峰值压应力的增加,CHME强度增加,影响模型的变形和破坏。总体而言,随着预扰动阶段施加的峰值压缩应力的增加,岩石模型的峰值压缩强度降低。本研究阐明了 CHME 的微观力学机制,这是由于压缩过程中颗粒接触的压缩刚度不可逆增加造成的。

3  通过实验、LEMCHMM模拟得到的金川花岗岩循环压缩过程中的应力-应变曲线

基于(aLEM和(bCHMM模拟的循环压缩过程中最小主应力的分布

结晶岩模型在循环压缩过程中的渐进破坏特征:(a LEM模拟结果;(b CHMM模拟结果。红色和深蓝颜色分别表示晶间和晶内失效

 

原文链接:https://doi.org/10.1007/s00603-024-03863-0

米乐官方(电子)有限公司