MultiFracS被应用于研究水对岩石切削破碎的影响发表于CG

【最新论文】Wang T, Gao R, Yan CZ*. Dynamic fragmentation and chip formation of water-soaked rock in linear cutting with a coupled moisture migration fracture model. Computers and Geotechnics. 2023, 163: 105723. (SCI, IF=5.3)

水对岩体的力学性能和动态断裂有很大的影响，但线性切割中浸水岩石的动态破碎和切屑形成却被忽略了。在这项工作中，利用MultiFracS软件中水分迁移-断裂耦合模型来研究这个问题。首先，通过拟合的室内试验，在耦合模型中引入了水弱化对岩石力学参数的影响。然后，利用单轴拉伸、单轴压缩、三轴压缩和膨胀实验来校准输入的微观参数。随后，对浸水岩石样品进行了一系列划痕试验。研究了不同含水量下的应力演化、碎裂模式、切削力、裂纹数量、断裂带范围、切屑形状、切屑面积、切削功和机械比能。结果表明，随着含水率的增加，岩石样品在线性切削中由脆性破坏变为韧性破坏，峰值切削力逐渐减小，切屑面积先大后小，MSE呈相反趋势。特别是2%的含水量可以带来最大的切屑面积和最高的切割效率。此外，还讨论了切削速度和切削深度对上述指标的影响。最后，建立了一个由半湿半干岩石组成的复杂试样，进一步证明了水对线性切削中岩石动态破碎和切屑形成的影响。

a. 切削应力分布

b. 不同含水率试样的切削破坏

c. 切削速度的影响

d. 切削深度的影响

图1 MultiFracS切削模拟结果