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基于Mohr‑Coulomb强度准则的非线性近场动力学岩石破坏计算方法OA

A Nonlinear Peridynamic Method for Rock Failure Analysis Based on the Mohr–Coulomb Criterion

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采用非局部微分算子计算框架,构建了应力场与应变场的分析求解数值模型,实现了不同时刻下应力分量的直接求解.通过小变形假定及算子重构非局部力密度以避免表面校正措施,引入伸长率弱化系数以描述岩石材料的非线性变形破坏.采用抗压强度、抗拉强度及Mohr-Coulomb准则评估计算过程中物质点之间作用键的压拉和剪切损伤,构建一种基于Mohr-Coulomb的非线性近场动力学岩石损伤破坏模型,对完整砂岩试件和预制正交交叉裂隙砂岩在不同荷载情况下的裂纹损伤演化过程开展研究.结果表明,提出的扩展方法能够有效对完整及含缺陷岩石试件中由拉伸与剪切共同作用的混合破裂过程进行模拟,弥补了传统方法无法区分裂隙类型的不足.

This study develops a numerical model for analyzing and solving stress and strain fields within the nonlocal differential operator framework,enabling the direct calculation of stress components at different time steps.Based on the small-deformation assumption,the nonlocal force density is reconstructed using the operator formulation,thereby avoiding the need for additional surface correction.A stretch-dependent weakening coefficient is introduced to characterize the nonlinear deformation and failure behavior of rock materials.The tensile,compressive,and shear damage of bonds between material points is evaluated using the tensile strength,compressive strength,and Mohr‑Coulomb criterion,and a nonlinear Mohr‑Coulomb‑based peridynamic damage model for rock fracture is established.The proposed model is applied to investigate crack initiation,propagation,and damage evolution of intact sandstone specimens and sandstone specimens containing prefabricated orthogonal intersecting fissures under different loading conditions.The results show that the proposed method effectively simulates mixed tensile–shear fracture processes in both intact and flawed rock specimens,overcoming the limitation of conventional methods in distinguishing different fracture modes.

马鹏飞;张艺晨;王馨;陈军;冯天骏;袁超

山东大学 岩土与地下工程研究院,山东 济南 250061同济大学 土木工程防灾全国重点实验室,上海 200092山东大学 岩土与地下工程研究院,山东 济南 250061||山东大学 未来技术学院,山东 济南 250002中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川 成都 610031中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川 成都 610031山东大学 未来技术学院,山东 济南 250002

建筑与水利

近场动力学裂纹扩展非线性Mohr-Coulomb准则岩石破裂

peridynamicscrack propagationnonlinearMohr‑Coulomb criterionrock fracture

《同济大学学报(自然科学版)》 2026 (9)

1323-1332,10

国家重点研发计划(2024YFF0508202)博士后创新人才支持计划(BX20250052)山东省自然科学基金(ZR2023QE337)

10.11908/j.issn.0253-374x.25188

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