岩石变形破裂过程数值流形方法

　　本书介绍基于数值流形方法的岩石变形破裂过程数值方法实现过程，建立描述岩石时效变形破裂失稳过程的数值流形方法数值模型，开展岩石变形破裂直至失稳全过程的模拟，为岩石时效变形破裂机理及岩体时效变形破裂失稳的力学机制研究提供一种新的数值分析工具。同时，本书介绍的岩石变形破裂过程数值流形计算方法系统，为开展岩石变形破裂的数值仿真教学提供一种数值仿真工具。

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目录
序
前言
1　绪论　1
1.1　研究背景和意义　1
1.2　研究现状　2
1.2.1　岩石时效变形　2
1.2.2　数值计算方法　6
1.2.3　数值流形方法　12
1.3　本书主要内容　16
参考文献　18
2　数值流形方法及裂纹扩展更新算法　26
2.1　覆盖系统　26
2.2　单位分解函数及位移近似函数　28
2.3　单元刚度矩阵　30
2.3.1　刚度矩阵　31
2.3.2　初应力矩阵　33
2.3.3　点载荷矩阵　34
2.3.4　体载荷矩阵　35
2.3.5　固定点矩阵　36
2.3.6　惯性力矩阵　37
2.4　单纯形积分　41
2.5　覆盖系统的生成和更新算法　42
2.5.1　流形单元、物理覆盖、接触环路更新算法　43
2.5.2　裂纹扩展之后覆盖系统整体更新算法　49
2.5.3　算例验证　53
参考文献　54
3　接触算法及Voronoi多边形接触模型　55
3.1　接触判断　56
3.2　接触矩阵　59
3.3　开闭迭代及接触对更新　66
3.4　接触处理中控制参数的取值范围　69
3.5　算例验证　70
3.5.1　滑块滑动　70
3.5.2　块体碰撞　71
3.5.3　圆弧形坡面滑坡　74
3.6　Voronoi多边形生成算法　75
3.6.1　Voronoi多边形环路生成算法　75
3.6.2　Voronoi多边形环路节点更新算法　78
3.7　基于Voronoi环路的界面接触模型以及开闭迭代修正　79
3.7.1　界面接触模型　79
3.7.2　界面开闭迭代修正　82
3.8　模型校正及不同颗粒尺寸、刚度比影响分析　83
3.8.1　基于Voronoi多边形接触模型的参数校正　83
3.8.2　不同颗粒尺寸对模型的影响　85
3.8.3　不同刚度比对模型的影响　89
参考文献　90
4　基于数值流形方法的裂纹扩展破坏准则研究　92
4.1　基于断裂力学准则的裂纹扩展　93
4.1.1　裂纹尖端应力场求解　93
4.1.2　应力强度因子计算　94
4.1.3　裂纹扩展准则　95
4.1.4　算例验证　97
4.2　基于强度准则的裂纹扩展　100
4.2.1　莫尔-库仑强度准则　100
4.2.2　裂纹扩展方向确定　101
4.2.3　算例验证　103
4.3　基于损伤理论的裂纹扩展　109
4.3.1　损伤理论　109
4.3.2　裂纹萌生方式　111
4.3.3　算例验证　111
参考文献　118
5　岩石时效变形模型　121
5.1　基于Norton-Bailey经验方程的时效变形模型　121
5.1.1　Norton-Bailey经验时效变形模型　122
5.1.2　Norton-Bailey经验时效变形模型在数值流形方法中的实现　124
5.1.3　Norton-Bailey经验时效变形模型验证与模拟　124
5.2　基于组合元件的时效变形模型　127
5.2.1　组合元件时效变形模型　127
5.2.2　组合元件时效变形模型在数值流形方法中的实现　132
5.2.3　组合元件时效变形模型的数值流形方法数值模拟　133
5.3　基于亚临界裂纹扩展的时效变形模型　139
5.3.1　亚临界裂纹扩展时效变形模型　139
5.3.2　亚临界裂纹扩展模型在数值流形方法中的实现　142
5.3.3　基于亚临界裂纹扩展的单轴压缩数值模拟　147
5.3.4　基于亚临界裂纹扩展的时效变形数值模拟　152
参考文献　155
6　工程应用　157
6.1　抚顺西露天矿工程概况　157
6.2　抚顺西露天矿地质条件　158
6.3　岩体强度参数反分析　161
6.3.1　参数反分析方法　161
6.3.2　局部滑坡反分析　161
6.4　抚顺西露天矿边坡数值计算　164
6.4.1　绿色泥岩剪切蠕变试验及蠕变参数的确定　164
6.4.2　北帮反倾边坡E1000剖面滑坡破坏反分析　169
6.4.3　北帮反倾边坡E2400剖面滑坡面预测　174
参考文献　175