基于EDEM实现岩石破碎过程可视化的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于EDEM实现岩石破碎过程可视化的方法，包括构建岩石的物理模型，获得岩石颗粒位置信息并建立力链网络模型，定义模型内颗粒间粘结键的力学关系并获取岩石的本征力学参数，计算外载作用下力链网络模型中的粘结键承载信息，利用粘结键的断裂判据对粘结键进行判断，以及判断是否形成裂纹聚集交汇，当裂纹两段扩展至岩石表面时，岩石形成宏观破碎。本发明专利技术通过计算整个过程中粘结键的断裂位置信息和模型重构信息实现岩石破碎过程可视化，从微观角度分析破碎过程中粘结键的受力变化，从细观角度分析破碎过程中粘结键的断裂顺序，从宏观角度分析岩石的破碎特性，实现岩石破碎过程的可视化，便于分析研究岩石的破碎机理。

Visualization of rock breaking process based on edem

【技术实现步骤摘要】
基于EDEM实现岩石破碎过程可视化的方法
本专利技术涉及岩土工程
，具体的是一种基于EDEM实现岩石破碎过程可视化的方法。
技术介绍
岩石破碎是个极其复杂的变形过程，破碎过程中不仅涉及到多个物理量的变化，同时还伴随着裂纹的滋生、扩展和聚集现象。因此为了研究破碎的实质，需要运用接触力学、细观力学和统计力学的相关理论，从微观、细观和宏观等角度分析岩石的破碎过程。而目前实验研究仅能单纯的从宏观角度分析岩石的破碎过程，且很难实现岩石破碎过程的可视化。因此计算机作为一种模拟岩石破碎、分析岩石破碎过程的设备被人们广泛运用，并逐渐形成离散元、有限元和扩展有限元等数值模拟方法，实现冲击、剪切等复杂加载方式下的破碎实验模拟，为分析岩石的破碎过程提供了很好的研究方法。通过借助计算机软件建立岩石颗粒模型，并实现破碎过程的可视化，对了解岩石的破碎本质具有重要的意义。EDEM是世界上第一个用现代化离散元模型科技设计的用来模拟和分析颗粒处理和生产操作的通用CAE软件，通过模拟散状物料加工处理过程中颗粒体系的行为特征，协助设计人员对各类散料处理设备进行设计、测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于EDEM实现岩石破碎过程可视化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1.根据岩石样本的几何参数，获取并构建岩石的三维几何模型；/nS2.对所述三维几何模型进行离散化处理获得岩石颗粒模型，利用EDEM下的bpm粘结力链模型对所述岩石颗粒模型进行几何简化，获得每个颗粒的位置信息；/nS3.基于离散元的粘结键和力链思想将所述岩石颗粒模型转化为三维力链网络模型，并将该三维力链网络模型简化为二维力链网络模型；/nS4.定义所述力链网络模型内颗粒间的力学关系，并获取岩石的本征力学参数；/nS5.计算外载作用下所述力链网络模型内部粘结键的受力及颗粒位移信息，获取所述二维力链网络模型中的粘...

【技术特征摘要】
1.一种基于EDEM实现岩石破碎过程可视化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1.根据岩石样本的几何参数，获取并构建岩石的三维几何模型；
S2.对所述三维几何模型进行离散化处理获得岩石颗粒模型，利用EDEM下的bpm粘结力链模型对所述岩石颗粒模型进行几何简化，获得每个颗粒的位置信息；
S3.基于离散元的粘结键和力链思想将所述岩石颗粒模型转化为三维力链网络模型，并将该三维力链网络模型简化为二维力链网络模型；
S4.定义所述力链网络模型内颗粒间的力学关系，并获取岩石的本征力学参数；
S5.计算外载作用下所述力链网络模型内部粘结键的受力及颗粒位移信息，获取所述二维力链网络模型中的粘结键承载信息；
S6.利用粘结键断裂判据对所述岩石颗粒模型中的粘结键进行断裂判断，并对符合粘结键断裂判据的粘结键两端的颗粒进行模型次级重构，更新所述二维力链网络模型内的颗粒状态；
S7.统计粘结键的断裂位置，并与之前断裂粘结键两端的颗粒坐标进行对比，判断是否形成裂纹的聚集交汇；
S8.当裂纹两端扩展至岩石表面时，岩石形成宏观破碎。


2.根据权利要求1所述的实现岩石破碎过程可视化的方法，其特征在于，步骤S3中，所述三维力链网络模型和二维力链网络模型中的力链包括强力链和弱力链。


3.根据权利要求2所述的实现岩石破碎过程可视化的方法，其特征在于，所述强力链和弱力链的区分条件为：



式中，Fn为颗粒之间粘结键的法向承载力，f为所述力链网络模型中粘结键法向承载力的均值。


4.根据权利要求1所述的实现岩石破碎过程可视化的方法，其特征在于，步骤S4中，所述岩石力链网络模型内颗粒间的力学关系是基于有限元理论，所述岩石的本征力学参数通过岩石破碎实验获得。


5.根据权利要求1所述的实现岩石破碎过程可视化的方法，其特征在于，步骤S5...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡改贫，李洋波，占鹏飞，谢文涓，郭晋，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36