核级石墨PFC2D模型的宏细观参数分析

来源：计算力学学报杂志2024年第2期北京时间：

作者：陆忠晓,陈红鸟,沈杰,许应杰,刘灯凯

单位：贵州大学 空间结构研究中心, 贵阳 550025,贵州省结构工程重点实验室, 贵阳 550025,贵州大学 空间结构研究中心, 贵阳 550025,贵州省结构工程重点实验室, 贵阳 550025,贵州大学 空间结构研究中心, 贵阳 550025,贵州省结构工程重点实验室, 贵阳 550025,贵州大学 空间结构研究中心, 贵阳 550025,贵州省结构工程重点实验室, 贵阳 550025,贵州大学 空间结构研究中心, 贵阳 550025,贵州省结构工程重点实验室, 贵阳 550025

摘要：颗粒流软件PFC能够很好地处理非连续介质力学的问题,模拟核级石墨的损伤和断裂过程具有独特的优势。在采用PFC2D模拟核级石墨时,为了增加模拟的便捷性,实现了PFC2D细观参数的快速标定。本文首先设计了四因素四水平的正交试验,分析了核级石墨的宏观参数与PFC2D的细观参数关系;然后基于建立的核级石墨宏细观参数的关系,采用PFC2D模拟石墨IG11的三点弯曲试验,并从位移场变形、荷载-位移曲线和断裂参数三个方面验证其宏细观参数关系的正确性。结果表明,弹性模量E随平节理模量Ec的增加线性增加;抗拉强度σt随平节理抗拉强度σb的增加线性增加;泊松比ν随平节理刚度比kn/ks的增加先增大后减小;数值模拟的位移场变化和荷载-裂缝口张开位移P-CMOD曲线与试验结果较吻合,此外,断裂参数的最大误差不超过3.57%。

关键词：核级石墨,PFC2D,正交试验设计,宏细观参数关系,

基金资助：国家自然科学基金（52278251）；贵州省科技计划重点项目（黔科合基础-ZK[2022]重点007）资助.