Mecanismo de fallo por corte y análisis de simulación numérica de materiales similares a roca con un defecto incrustado
Autores: Teng, Mingyang; Li, Jiashen; Lian, Shuailong; Bi, Jing; Wang, Chaolin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Mecanismo de fallo por corte y análisis de simulación numérica de materiales similares a roca con un defecto incrustado
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Características de fallo
Roca hecha a mano
Defectos internos
Resistencia al corte
Microgrietas
Software de simulación PFC3D
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se analizaron las características de fallo de roca hecha a medida con defectos internos bajo corte y se llevó a cabo un análisis de simulación numérica. En primer lugar, basándose en pruebas físicas y mecánicas básicas, se resumieron las características de resistencia al corte de rocas con defectos 3D incorporados. Se utilizó el software de simulación PFC3D para modelar las muestras con defectos, y los parámetros microscópicos se calibraron de acuerdo con los resultados de las pruebas. A partir de los resultados de la simulación, se encontró que el modo de generación de microgrietas desde la punta del defecto era diferente. Las microgrietas de corte hacia adelante y de corte inverso se generaron principalmente desde la dirección horizontal, mientras que las microgrietas de corte lateral aumentaron gradualmente desde los extremos superior e inferior del defecto en la dirección opuesta. Cuando se alcanzó la resistencia máxima al corte, el número total de grietas fue el mayor en el corte lateral y el menor en el corte hacia adelante. Al estudiar el campo vectorial de velocidad de partículas, se encontró que al alcanzar la resistencia máxima al corte, las partículas a ambos lados del defecto prefabricado parecían estar en movimiento de vórtice. Cuando alpha = 45 grados y = 2 MPa, el modo de fallo del corte hacia adelante y del corte lateral fue corte-tracción-corte (S-T-S), y el del corte inverso y la muestra intacta fue corte-corte-corte (S-S-S). El efecto de tracción del corte lateral fue el más evidente y se concentró principalmente en la parte media de la muestra.
Descripción
En este estudio, se analizaron las características de fallo de roca hecha a medida con defectos internos bajo corte y se llevó a cabo un análisis de simulación numérica. En primer lugar, basándose en pruebas físicas y mecánicas básicas, se resumieron las características de resistencia al corte de rocas con defectos 3D incorporados. Se utilizó el software de simulación PFC3D para modelar las muestras con defectos, y los parámetros microscópicos se calibraron de acuerdo con los resultados de las pruebas. A partir de los resultados de la simulación, se encontró que el modo de generación de microgrietas desde la punta del defecto era diferente. Las microgrietas de corte hacia adelante y de corte inverso se generaron principalmente desde la dirección horizontal, mientras que las microgrietas de corte lateral aumentaron gradualmente desde los extremos superior e inferior del defecto en la dirección opuesta. Cuando se alcanzó la resistencia máxima al corte, el número total de grietas fue el mayor en el corte lateral y el menor en el corte hacia adelante. Al estudiar el campo vectorial de velocidad de partículas, se encontró que al alcanzar la resistencia máxima al corte, las partículas a ambos lados del defecto prefabricado parecían estar en movimiento de vórtice. Cuando alpha = 45 grados y = 2 MPa, el modo de fallo del corte hacia adelante y del corte lateral fue corte-tracción-corte (S-T-S), y el del corte inverso y la muestra intacta fue corte-corte-corte (S-S-S). El efecto de tracción del corte lateral fue el más evidente y se concentró principalmente en la parte media de la muestra.