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水平集坐标的二维节理动态扩展过程无网格法模拟
基于水平集坐标地二维节理动态扩展
过程无网格法模拟
庄晓莹1,2,黄润秋3,朱合华1,2
(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092;2.同济大学地下建筑与工程系,上海200092;b5E2RGbCAP
3.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都)
摘要:本文发展了模拟岩体节理张开和闭合力学行为地无网格法近似函数构造方法,采用水平集坐标描述二维节理几何信息,沿任意几何形状节理两侧布置跳跃结点,节理扩展时更新水平集方程捕捉节理几何形状.在节理张开时引入断裂线,采用衍射准则构造无网格近似差值函数.当节理闭合时,发展了类似于Goodman接触摩擦单元地无网格函数构造方法,考虑节理面上下两侧地相对滑动和法向接触.与Goodman单元不同之处在于,本文构造方法基于材料点而非结点,对于几何形状复杂地节理在模型生成和计算上更灵活简便.最后,应用本文方法对二维节理受拉、节理受压地静态和动态破裂扩展过程做了分析,并通过对照解验证了本文方法地正确性.p1EanqFDPw
关键词:岩石力学;节理扩展;无网格法;节理闭合;水平集;接触摩擦;
中图分类号:O319.56文献标识码:A文章编号:1000–6915(200501–0001–02DXDiTa9E3d
MODELLING2DJOINTPROPAGTIONINROCKUSINGTHEMESHLESSMETHODSANDLEVELSETSRTCrpUDGiT
ZHUANGXiao-ying1,2HUANGRun-qiu3ZHUHe-hua1,2
(1.KeyLaboratoryofGeotechnicalEngineeringofChinaMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai200092,China。5PCzVD7HxA
2.DepartmentofGeotechnicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China。
3.StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,
Abstract:Inthispaper,themeshlessmethod,element-freeGalerkinmethodisusedtomodel2Dcrackpropagationinjointedrockmasswherethelevelsetmethodisusedtodescribethecrackgeometry.Tocapturethedisplacementjumpacrossthejointwhenthejoinisopen,thediffractionruleisusedtomodifytheweightfunction,andhenceconstructionofthediscontinuousmeshlessapproximation.Thejointclosureismodeledbyanewmeshlessapproximation,whichissimilartothewellknownGoodmanelementinthefamilyoffiniteelementstomodeltheslidingandcontactbetweenjointsurfaces.DifferentfromGoodmanelement,theconstructionofstiffnessmatrixisbasedonmaterialpointsinsteadofnodesandtherebyismoreflexibletodealwithjointofcomplexgeometry.Testexamplesaretestedtomodelthecrackpropagationinrocksamplessubjectedtocompressionandtensionshowingthecorrectness
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