贵州大学岩石力学数值试验报告.docx
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贵州大学岩石力学数值试验报告
岩石力学数值试验报告
课程名称:
岩石力学数值试验
学院:
矿业学院
专业:
采矿工程
年级:
2011级
班级:
采矿112
学号:
1108010158
姓名:
冯善良
指导教师:
左宇军
实验名称:
圆孔对岩石力学性质影响的数值加载试验
2014年6月6日
目录
目录..............................................1
一、试验目的.......................................2
二、试验原理.......................................2
三、试验步骤.......................................3
四、试验内容.......................................4
五、试验结果.......................................9
六、实验总结.......................................10
七、试验注意事项..................................11
八、试验心得......................................11
圆孔对岩石力学性质影响的数值加载试验
一、实验目的
1、通过对RFPA的学习,知道RFPA的基本使用方法。
2、了解RFPA模拟试验的条件和RFPA的基本功能。
3、通过操作圆孔对岩石力学性质影响的试验,了解每一步的操作及岩石的破裂过程,最终完成试验得到实验结果。
二、试验原理
RFPA是一种基于有限元应力分析和统计损伤理论的材料分析过程分析数值计算方法,是一个能够模拟材料渐进破裂直至失稳全过程的数值实验工具。
其基本思路:
1、岩石介质模拟离散化成有细观基元组成的数值模型,岩石介质在细观上是各向同性的弹—脆性介质。
2、假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律分布,由此建立细观与宏观介质力学性能的联系。
3、按弹性力学中的基元线弹性应力、应变求解方法,分析模型的应力、应变状态。
RFPA利用线弹性有限元方法作为应变计算器。
4、引入适当的基元破坏准则(相变准则)和损伤规律,基元的相变临界点用修正的Coulomb准则。
5、基元的力学性质随演化的发展是不可逆的。
6、基元相变前后均为线弹性体。
7、岩石介质中的裂纹扩展是一个准静态过程,忽略因快速扩展引起的惯性力的影响。
三、试验内容
试样尺寸:
100mm*51mm
基元数:
100*51
应力分析模式:
平面应力
圆孔:
(置中央)半径100mm
均值度:
m=2
加载方式:
单轴压缩
加载条件:
竖向位移加载
加载步:
200
加载量:
每步0.002mm
试验内容:
1、应力—应变曲线
2、强度
3、破坏模式
备注:
采用两种不同围压岩石式样模型,一种为水平方向无围压情况,另一种加载恒定围压1Mpa。
力学参数参数值
控制参数参数值
控制参数参数值
弹性模量均值E/Mpa60000
相变阀值均值/Mpa150
柏松比均值0.2
摩擦角30
压拉比10
残余阀值系数0.1
最大拉应变系数1.5
最大压应变系数200
相变准则修正的
coulomb准则
围压作用下带圆孔试件模型:
4、实验步骤
第一步:
启动RFPA,新建模型建立存放的根目录。
第二步:
划分网格,单击
在弹出的窗口中设置模型的大小,单击确定。
取均值度m=2,输入各参数。
第三步:
点击“施加载荷”,选择“标准模式”设置加载参数。
第四步:
设置控制条件。
如下图
第五步:
创建材料,本试验是圆孔对岩石力学性质的影响,所以创建空洞材料,材料内部填充成空洞。
如下图。
第六步:
点击“求解”,选择“连续运行”,得到试验试件的破坏过程。
如下图所示。
第20步第40步
第60步第80步
第100步第120步
第140步第160步
第180步第200步
采用两种不同围压岩石式样模型,一种为水平方向无围压的情况,另一种加恒定围压1Mpa。
重复以上步骤,继续试验。
5、实验结果
试验均值度m=2,
试验最后加载结果最大主应力和最小主应力如下图
最大主应力最小主应力
应力/力—加载步曲线应力/力—加载步曲线
位移/应变—加载步曲线位移/应变—加载步曲线
六、试验总结
岩石的强度受很多因素的影响,而同种特质的岩石本身的形状和特点不一样,其性质也就有所不同,本文注重讨论岩石试件在中央存在圆孔的情况下对岩石性质的影响。
岩石试件在单向压缩时所能承受的最大压应力值称为岩石的单向抗压强度。
岩石单向抗压强度测定受岩石性质、试件形状、大小、岩石本身的特质、以及测试方法等影响。
在进行岩石的单轴压缩实验端部效应是不容忽视的。
本文通过应用岩石破裂过程分析系统引模拟岩石在有空洞的岩石单轴压缩实验对不同围压的情况下,对试验试件进行破坏并分析其对试件的测试强度和破坏模式的影响。
系统及数值模型系统基本原理简介岩石破裂过程分析是一个能够模拟岩石渐进破坏的数值模拟程序。
为了反映岩石材料性质的细观非均匀性,在该程序中首先把岩石材料看作是由大小相同的四边形单元组成假定其材料性质满足分布,试件存在的圆孔也是均匀分布,处于岩石试件的正中央。
同时这些组成材料的单元也作为有限元分析的单元当其应力状态满足最大拉应力准则和摩尔库仑准则时单元开始损伤满足弹性损伤的本构关系。
七、试验注意事项
1.加载方式和加载参数不要输入错误。
2.新建填充材料参数不要输入错误。
3.求解控制步数输入合理,细致观察是否破裂,记录破裂步数。
4.读取应力应变曲线以及数据等数据。
5.实验数据以及新建材料注意保存,方便提取再分析。
八、试验心得
感谢老师给我们近八周的课堂教学和数次的试验指导,让我们学得知识的同时还学会了很多实用的操作方法和技巧。
这次试验是圆孔对岩石性质影响的数值试验,在试验中不能忘记输入相应的试验参数,在加载方式里设置好加载条件,加载量,缺一不可。
每一步都需要我们认真对待,细心谨慎的操作才能很好的完成试验。
在这门课以及实验中我收获很多,从书本学习到实际操作,从实际操作到获得试验结果。
这个过程是不容易的,RFPA这个软件对于我们采矿工程专业是很有用的,也许会在我们今后的学习,工作中起到很大的作用。
由于初次使用这个软件,对RFPA这个软件的了解和操作还不是太熟悉,所以我不断学习,不断试验和请教同学,最后才得以完成这个试验,所以这个试验对我个人来说是不容易的。
就是在这个不断发现问题,在解决问题的过程中,是我对RFPA的了解和使用有了很大的提高。
在岩石力学教学中,岩石的拉、压、剪基本实验及岩石的破裂与失稳过程是一个重要的基本教学内容。
数值试验方法可以补充常规的实验教学,达到岩石力学辅导学习的目的。
团队合作也是我们能完成整个试验非常重要的因素之一,缺乏了团队合作,就缺乏工作效率和准确性,所以团队合作在认识事情中都能彰显出重要意义和作用。
团队成员各抒己见表达自己的想法和意见,正式由了这些能够发现缺点和漏洞的眼睛才使我们的试验的以成功。
在这次的岩石力学数值试验中我们也学到了很多我们正面对待生活的品质,我认为不管是此次实验还是做任何事,都应该一丝不苟,细心对待,以及坚持到底才能获得最终的回报。
通过八周的学习,在左老师的耐心指导和帮助下,我基本掌握了RFPA软件的基础操作,并完成了“圆孔对岩石力学性质影响的数值加载试验”。
在这个过程中,我们遇到过很多问题,但是我们遇到问题,发现问题,解决问题。
在这个过程中我收获良多,自身的能力有了一定的提升,甚至是突破。
岩石力学数值实验分析可以是我们更好地了解认识岩石的力学性质,我相信这门课程不仅对我们以后的专业课学习和应用起到辅助作用,而且在此次试验过程中培养的耐心的解决问题的品质也会对我们今后的生活产生不一样的影响。
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- 贵州 大学 岩石 力学 数值 试验报告