岩石弹塑性破裂数值模拟分析：一种工程断裂研究方法

"宋力和同事们进行了一项关于岩石试样弹塑性破裂过程的数值模拟分析的研究，该研究基于岩土材料的非匀质性特性，通过随机赋值材料参数来开发弹塑性破裂过程的数值分析程序。他们通过实例验证了程序的可靠性，并将该程序应用于岩石试样的数值模拟，结果显示模拟结果与实验结果相符，为工程岩体断裂分析提供了一种新的方法。" 在这篇2004年的论文中，作者首先强调了岩土类材料如岩石、粘土和混凝土的非匀质性特性。这些材料在地质过程中形成，具有显著的非均匀性、各向异性以及多裂隙性。在传统的力学分析中，这类材料常被简化为连续介质，但实际在微观尺度上，它们是不连续且不均匀的。这种简化可能导致在更大尺度上的力学性质的统计平均值出现误差。 为了更好地模拟这类材料的行为，作者提出了一个创新的方法，即通过随机赋值材料参数来模拟材料的非均匀特性。这是因为脆性材料如岩石的强度具有统计性质，即使在严格控制的条件下，试验结果仍存在显著的分散性。这种分散性源于材料内部结构缺陷的随机分布和生长，因此需要用概率论的非确定性方法来处理。 传统有限元法在处理岩土类材料时存在局限，无法准确模拟矿物间的强度差异、界面粘结力的不同以及微裂隙和微缺陷的存在。为了解决这些问题，作者开发了一个新的数值分析程序，该程序能够更真实地反映这些复杂现象。通过实例应用，作者证明了这个程序的有效性，它能够生成与实验观察到的结果一致的弹塑性破裂过程模拟。 这项研究为理解和模拟岩石试样的弹塑性破裂行为提供了重要的工具，同时也为工程中的岩体断裂分析开辟了新的思路。这一方法的应用不仅有助于提高工程设计的精确性，也为未来的岩土力学研究提供了理论基础和技术支持。