| 摘要 | 第3-4页 |
| ABSTRACT | 第4-5页 |
| 1 绪论 | 第17-31页 |
| 1.1 研究背景 | 第17-18页 |
| 1.1.1 岩石材料的力学特性 | 第17页 |
| 1.1.2 研究意义 | 第17-18页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第18-27页 |
| 1.2.1 断裂行为的实验研究动态 | 第18-23页 |
| 1.2.2 断裂行为的理论研究动态 | 第23-25页 |
| 1.2.3 断裂行为的数值研究动态 | 第25-27页 |
| 1.3 研究内容和方法 | 第27-28页 |
| 1.3.1 广义粒子动力学原理及程序的实现 | 第27页 |
| 1.3.2 GPD系统可视化及边界条件 | 第27页 |
| 1.3.3 GPD应力波传递规律 | 第27页 |
| 1.3.4 中等应变率下岩石尺寸效应和均值度影响 | 第27-28页 |
| 1.3.5 中高等应变率下岩石动力特性及破坏模式 | 第28页 |
| 1.3.6 应变率和围压联合作用下岩石动力特性及破坏模式 | 第28页 |
| 1.4 技术路线 | 第28-31页 |
| 2 广义粒子法原理及可视化系统 | 第31-49页 |
| 2.1 GPD控制方程 | 第31页 |
| 2.2 GPD控制方程离散化 | 第31-34页 |
| 2.2.1 GPD离散及核函数定义 | 第31-32页 |
| 2.2.2 连续积分离散化 | 第32-33页 |
| 2.2.3 GPD质量守恒方程离散化 | 第33-34页 |
| 2.2.4 GPD动量守恒方程离散化 | 第34页 |
| 2.3 GPD法固体本构模型 | 第34-36页 |
| 2.3.1 应力的确定 | 第34-35页 |
| 2.3.2 应变率的确定 | 第35页 |
| 2.3.3 应力率与应变率关联 | 第35-36页 |
| 2.3.4 弹脆性材料最终应力应变公式 | 第36页 |
| 2.4 GPD本构方程离散化 | 第36-37页 |
| 2.4.1 总应变率张量(?)~(αβ) 离散化 | 第36-37页 |
| 2.4.2 自旋应变率张量(?)~(αβ)离散化 | 第37页 |
| 2.5 GPD系统可视化及边界处理 | 第37-47页 |
| 2.5.1 GPD前处理部分 | 第38-39页 |
| 2.5.2 二维成像技术建立GPD模型 | 第39-44页 |
| 2.5.3 三维GPD模型的建立 | 第44-45页 |
| 2.5.4 真实 3D岩体模型的GPD模型获得——激光扫描技术 | 第45-47页 |
| 2.5.5 后处理部分 | 第47页 |
| 2.6 本章小结 | 第47-49页 |
| 3 三维非均质岩石材料的应变率效应 | 第49-83页 |
| 3.1 单轴压缩试验方案 | 第49-50页 |
| 3.2 中等应变率下单轴压缩GPD数值仿真 | 第50-61页 |
| 3.2.1 GPD粒子模型的建立 | 第50页 |
| 3.2.2 边界条件的处理 | 第50-51页 |
| 3.2.3 岩石的非均质性 | 第51页 |
| 3.2.4 屈服准则的选用 | 第51-52页 |
| 3.2.5 GPD等效应力波传播 | 第52-55页 |
| 3.2.6 试样破坏前后应力应变分析 | 第55-57页 |
| 3.2.7 单轴压缩渐进破坏分析 | 第57-61页 |
| 3.3 模型尺寸对单轴压缩GPD数值仿真的影响 | 第61-65页 |
| 3.3.1 尺寸改变后的GPD粒子模型 | 第61页 |
| 3.3.2 边界条件的处理 | 第61-62页 |
| 3.3.3 力学特性及渐进破坏分析 | 第62-65页 |
| 3.4 应变率对单轴压缩GPD数值仿真的影响 | 第65-72页 |
| 3.4.1 2m/s加载速度下单轴压缩GPD数值仿真 | 第65-68页 |
| 3.4.2 4m/s加载速度下单轴压缩GPD数值仿真 | 第68-71页 |
| 3.4.3 不同应变率下应力应变曲线 | 第71-72页 |
| 3.5 高应变率下单轴压缩GPD数值仿真 | 第72-82页 |
| 3.5.1 准静态与动态加载试验区别 | 第72-74页 |
| 3.5.2 高应变率试验的GPD模型简化 | 第74-75页 |
| 3.5.3 渐进破坏分析 | 第75-78页 |
| 3.5.4 不同应变率下强度 | 第78-82页 |
| 3.6 本章小结 | 第82-83页 |
| 4 考虑应变率及围压作用的三轴GPD数值仿真 | 第83-153页 |
| 4.1 动态三轴压缩试验方案 | 第83页 |
| 4.2 三轴压缩GPD数值仿真 | 第83-85页 |
| 4.2.1 试验装置的计算简化 | 第83-84页 |
| 4.2.2 GPD三轴数值仿真 | 第84-85页 |
| 4.3 0.4 m/s加载速度下裂纹起裂、发展、贯通全过程分析 | 第85-107页 |
| 4.3.1 围压施加方案及 5 MPa下仿真试验 | 第85-88页 |
| 4.3.2 围压为 10 MPa下仿真试验 | 第88-90页 |
| 4.3.3 围压为 15 MPa下仿真试验 | 第90-92页 |
| 4.3.4 围压为 20 MPa下仿真试验 | 第92-94页 |
| 4.3.5 围压为 25 MPa下仿真试验 | 第94-96页 |
| 4.3.6 围压为 30 MPa下仿真试验 | 第96-98页 |
| 4.3.7 围压为 35 MPa下仿真试验 | 第98-100页 |
| 4.3.8 围压为 40 MPa下仿真试验 | 第100-103页 |
| 4.3.9 不同围压值下材料受力特性对比 | 第103-107页 |
| 4.4 2m/s加载速度下裂纹起裂、发展、贯通全过程分析 | 第107-126页 |
| 4.4.1 围压施加方案及 5 MPa下仿真试验 | 第107-109页 |
| 4.4.2 围压为 10 MPa下仿真试验 | 第109-111页 |
| 4.4.3 围压为 15 MPa下仿真试验 | 第111-113页 |
| 4.4.4 围压为 20 MPa下仿真试验 | 第113-115页 |
| 4.4.5 围压为 25 MPa下仿真试验 | 第115-117页 |
| 4.4.6 围压为 30 MPa下仿真试验 | 第117-119页 |
| 4.4.7 围压为 35 MPa下仿真试验 | 第119-121页 |
| 4.4.8 围压为 40 MPa下仿真试验 | 第121-123页 |
| 4.4.9 不同围压值下材料受力特性对比 | 第123-126页 |
| 4.5 4 m/s加载速度下裂纹起裂、发展、贯通全过程分析 | 第126-145页 |
| 4.5.1 围压施加方案及 5 MPa下仿真试验 | 第126-128页 |
| 4.5.2 围压为 10 MPa下仿真试验 | 第128-130页 |
| 4.5.3 围压为 15 MPa下仿真试验 | 第130-132页 |
| 4.5.4 围压为 20 MPa下仿真试验 | 第132-134页 |
| 4.5.5 围压为 25 MPa下仿真试验 | 第134-136页 |
| 4.5.6 围压为 30 MPa下仿真试验 | 第136-138页 |
| 4.5.7 围压为 35 MPa下仿真试验 | 第138-140页 |
| 4.5.8 围压为 40 MPa下仿真试验 | 第140-142页 |
| 4.5.9 不同围压值下材料受力特性对比 | 第142-145页 |
| 4.6 应变速率及围压联合作用规律 | 第145-151页 |
| 4.6.1 应变率及围压对岩石起裂应力的影响 | 第145-146页 |
| 4.6.2 应变率及围压对岩石起裂应变的影响 | 第146页 |
| 4.6.3 应变率及围压对岩石峰值应变的影响 | 第146-148页 |
| 4.6.4 不同应变率下岩石动态抗压强度随围压变化 | 第148-149页 |
| 4.6.5 不同围压下岩石动态抗压强度随应变率变化 | 第149-151页 |
| 4.7 本章小结 | 第151-153页 |
| 5 主要结论与展望 | 第153-157页 |
| 5.1 全文总结 | 第153-154页 |
| 5.2 本文创新点 | 第154页 |
| 5.3 今后研究展望 | 第154-157页 |
| 致谢 | 第157-159页 |
| 参考文献 | 第159-166页 |
