物理细胞自动机与岩石弹_脆_塑性性质的细观机制研究.pdfVIP

第23 卷第6 期 岩 土 力 学 Vol.23 No.6 2002 年12 月 Rock and Soil Mechanics Dec. 2002 文章编号：1000－7598 －(2002) 06－0678 －05 物理细胞自动机与岩石弹-脆-塑性 性质的细观机制研究 1,2 1 3 4 周 辉 ，冯夏庭 ，谭云亮 ，王泳嘉 （ 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室，湖北 武汉 430071； 2. 中国科学院力学研究所 非线性力学国家重点实验室（LNM）， 北京 100080 ； 3. 山东科技大学 资源与环境工程学院，山东 泰安 271029 ；4. 东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110004 ） 摘 要：基于能量守恒定律和岩石的基本力学性质，进一步发展了由作者提出的一种用于模拟岩石非线性破坏演化的新方法 —物理细胞自动机（PCA ）模型。该模型通过岩石内部（或细观）基元（或细胞）间简单的随机相互作用的综合结果来反映 岩石系统整体的稳定宏观力学现象。利用PCA 模型，研究了形成不同岩石本构关系的本质影响因素，揭示了岩石弹-脆-塑性 性质的细观机制，为进一步认知岩石等非均质材料的力学性质提供了一种新的理论方法。同时，其研究思路和结论也可为微 观和细观力学的数值模拟方法及新型复合材料的设计提供重要的借鉴。 关 键 词：物理细胞自动机；岩石的弹-脆-塑性；细观机制 中图分类号：TU 452 文献标识码：A Research on physical cellular automata and microscopical mechanism of elasticity-brittleness-plasticity of rock ZHOU Hui1，2 , FENG Xia-ting1 , TAN Yun-liang3 , WANG Yong-jia4 (1. Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics (LNM), Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China; 3. School of Resources and Environment, Shandong University of Science and Technology, Tai’an 271019, China; 4. School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110004, China) Abstract: Based on the energy cons ervation law and mechanical properties of rock, the physical cellular automat (PCA), a new model set up by authors to simulate the nonlinear evolution of rock failure, is developed ; and the PCA model can be used to simulate the macroscopi