基于局部单元劈裂的FEM/DEM自适应分析方法

摘要：

为了模拟岩体中裂纹的萌生、扩展，Munjiza提出了有限元法/离散元法(FEM/DEM)耦合分析方法。因为裂纹是沿单元边界进行扩展的，亦即裂纹扩展具有网格依赖性，为获得较好的裂纹扩展形态，需要划分密集的初始网格。为解决上述难题，基于FEM/DEM耦合分析方法，提出了基于局部单元动态劈裂的FEM/DEM自适应分析方法，以克服裂纹扩展形态对网格的依赖性。该方法在最初建模时无需划分很密的初始网格，随着荷载的施加，对裂纹尖端附近的局部单元进行动态劈裂，为裂纹的后续扩展提供了更多可能的扩展方向，使得裂纹扩展不必沿着初始网格的单元边界扩展，即可以沿着单元内部进行扩展，裂纹扩展形态更为平滑，与实际情况更为接近。同时相对原FEM/DEM耦合分析方法一开始就划分很密的网格而言，新方法可以划分较为稀疏的初始网格，计算成本降低。最后，通过巴西劈裂算例与原FEM/DEM耦合分析方法对比，分析表明，新方法在一定程度上克服了裂纹扩展形态对初始网格的依赖性。

关键词：有限元法/离散元法(FEM/DEM)、单元劈裂法、自适应技术、裂纹扩展

分类号：O319.56(理论力学（一般力学）)

资助基金：国家自然科学青年基金项目No.11202223；国家重点基础研究发展计划973项目No.2011CB013505。

在线出版日期：2014-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2064-2070