岩石破裂全过程分析软件系统RFPA_2D_

第16卷　第5期岩石力学与工程学报16(5):507～508 1997年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.,1997
岩石破裂全过程分析软件系统RFPA2D
唐春安　赵　文
(东北大学岩石破裂与失稳研究中心　沈阳　110006)
数值计算已被学术界和工程界广泛接受作为一种力学状态的分析工具,用于岩石力学数值计算的有限元、边界元、离散元、刚体元、流形元、有限差分等数值计算方法,促进了岩石力学学科的发展,使复杂岩土工程的分析与设计发生根本性的变化。

但是,目前大多数方法仍然只能处理连续介质力学问题,即使一些非连续介质力学方法(如块体理论)也难以考虑岩石从细观破裂到宏观破裂的过程。

对岩石介质而言,模拟基于细观分析的岩石宏观变形、损伤、局部化直至破坏和失稳的过程,研究其与滑坡、地震、岩爆等非稳定现象有关的数值计算方法仍然是一个难题。

由东北大学岩石破裂与失稳研究中心开发的岩石破裂全过程分析系统RFPA2D基于有限元理论和全新的材料破裂过程算法思想,它通过考虑材料的非均匀性来模拟材料的非线性,通过单元的弱化来模拟材料变形、破坏的非连续行为,可用于研究岩石(岩体)材料从细观损伤到宏观破坏的全部过程。

RFPA2D可以计算并动态演示材料从受载到破裂的完整过程,整个系统具有较强的开放性和可扩展性。

RFPA2D具有以下功能:
(1)模拟岩石的破裂过程,特别适宜于研究由局部破坏过程引起的应力重新分布对进一步变形和破坏过程的影响;
(2)模拟岩石破裂过程的声发射规律,从而研究岩石破裂过程的声发射频度与震级关系以及岩石失稳破坏的前兆特征;
(3)通过嵌入的韦伯分布、正态分布等各种统计分布函数,考虑材料力学参数(强度、弹模等)的非均匀性分布特征,从而可以从本质上研究岩石变形的非线性特征;
(4)可以考虑微观缺陷,也可以考虑节理、裂隙等宏观缺陷;
(5)可以模拟加载引起的破裂过程,也可以模拟自重引起的破坏过程;
(6)可以模拟巷道开挖及其破坏过程、矿柱破坏过程、边坡的滑移破坏过程、地表沉陷、采动影响,以及煤岩顶板冒落等。

在使用方面,RFPA2D具有以下显著特点:
(1)本系统用户界面不出现任何与数值计算方法有关的术语,用户只需提供与研究对象有关的几何参数和力学参数,就可以用几何作图方式构造力学模型;
(2)所有操作都是针对图形进行的,用户只需利用内藏的高性能作图工具绘出结构物1997年8月10日收到初稿,1997年9月5日收到修改稿。

的图形,为结构物的各个部分指定材料的力学参数,再指定边界条件即可进行计算分析;
(3)丰富直观的前后处理,可以对图形进行缩放、并可直接与其它应用软件(如M SWo rd,Co relDraw 等)之间进行图形拷贝和粘贴;
(4)可进行多窗口前后处理编辑,以便同时进行几个模型方案的比较;
(5)可快速进行20000单元以上的分析计算,最大容量不受内存限制;
(6)功能强大的联机帮助系统随时帮助您解决使用中遇到的困难,Tutorial 将以最快速度使新手学会使用RFPA 2D 。

用RFPA 2D
软件系统模拟分析实例的结果图图1　混凝土材料破坏过程的模拟
Fig.1　Simula tio n o f co ncrete
ma teria l failur e pr
ocess 图2　三点弯曲试样裂纹扩展过程的数值模拟　Fig.2　Simulation of cr ack g r ow th leading to co llapse
图3　巷道及巷道支护破坏过程模拟
Fig.3　Simula tio n o f c row n pillar a nd slip with suppor ts
RFPA 2D 将细观力学方法与数值计算方法有机地
结合起来,通过考虑非均匀性特点研究岩石的非线性
力学行为,是一种运用连续介质力学方法解决非连续
介质力学问题的新型数值分析方法,为岩石的非线性
力学响应和破坏过程的分析与模拟提供了非常有用
和方便的工具,被国内外专家称为是“极具前景的数
值计算方法”(Kaiser ,1996)。

相信RFPA 2D 会在我国
岩石力学和工程中得到越来越广泛的应用。

东北大学岩石破裂与失稳研究中心有一支高层次、高水平的科研队伍,具有很强的研究和开发的实力,热忱欢迎各位专家和同行与我们联系,进行合作科研和购买使用RFPA 2D 软件系统,我们将提供最周到的售后服务。

联系方式:东北大学
138#,电话:(024)3893000-7705,Email :tca @mail .neu .edu .cn 。

RFPA 2D SYSTEM FOR ROCK FAILURE PROCESS ANALYSIS
Tang Chuna n Zhao Wen
(Center f or Rockburst and Induced Seismicity Research ,N ortheastern University ,　Shenyang 110006)·508·岩石力学与工程学报1997年。