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二维滚刀破岩

2年前浏览3958

   

    二维滚刀破岩模拟的是垂直于刀片转动方向的平面,所以不考虑刀片转动,只考虑刀片的垂向侵入。


    这里的模拟步骤为:

1)成样

2)预压

3)加胶结

4)加围压

5)加刀片

6)加载切割


    一步步的来讲,成样到加胶结和单元试验一模一样,所以这里可以认为是对煤岩进行切割。


一、成样


    用户可以定义尺寸的大小,我这里没有过多的关注尺寸,大家可以自行修改。
























new def par    width=2.0    height=width*0.5        rdmax=0.009    rdmin=0.006        poro=0.08end@pardomain extent [-height*5] [height*5]set random 10001wall generate box [-width*0.5] [width*0.5] [-height*0.5] [height*0.5] expand 1.5ball distribute porosity @poro radius @rdmin @rdmax box [-width*0.5] [width*0.5] ...                                                        [-height*0.5] [height*0.5]cmat default model linear method deformability emod 10e9 kratio 1.5 
ball attribute density 2.7e3 damp 0.7cycle 2000 calm 50solve save sample



、预压


     这部分原则上不需要修改















































































restore sample[txx=-1e6][tyy=-1e6][sevro_factor=0.5][do_xSevro=true][do_ySevro=true]
[sevro_freq=100][timestepNow=global.step-1]def sevro_walls    compute_stress   if timestepNow<global.step then        get_g(sevro_factor)        timestepNow =sevro_freq    endif    if do_xSevro=true then        Xvel=gx*(wxss-txx)        wall.vel.x(wpRight)=-Xvel        wall.vel.x(wpLeft)=Xvel    endif        if do_ySevro=true then        Yvel=gy*(wyss-tyy)        wall.vel.y(wpUp)=-Yvel        wall.vel.y(wpDown)=Yvel    endifenddef wp_ini    wpDown=wall.find(1)    wpRight=wall.find(2)    wpUp=wall.find(3)    wpLeft=wall.find(4)end@wp_inidef computer_chiCun    wlx=wall.pos.x(wpRight)-wall.pos.x(wpLeft)    wly=wall.pos.y(wpUp)-wall.pos.y(wpDown)enddef compute_stress    computer_chiCun    wxss=-(wall.force.contact.x(wpRight)-wall.force.contact.x(wpLeft))*0.5/wly    wyss=-(wall.force.contact.y(wpUp)-wall.force.contact.y(wpDown))*0.5/wlxenddef get_g(fac)    gx=0    gy=0    zongKNX=100e6*2*10    zongKNY=100e6*2*10    loop foreach ct wall.contactmap(wpLeft)        zongKNX =contact.prop(ct,"kn")    endloop    loop foreach ct wall.contactmap(wpRight)        zongKNX =contact.prop(ct,"kn")    endloop    loop foreach ct wall.contactmap(wpUp)        zongKNY =contact.prop(ct,"kn")    endloop    loop foreach ct wall.contactmap(wpDown)        zongKNY =contact.prop(ct,"kn")    endloop    gx=fac*wly/(zongKNX*global.timestep)    gy=fac*wlx/(zongKNY*global.timestep)    endset fish callback -1.0 @sevro_wallshistory id 1 @wxsshistory id 2 @wysshistory id 3 @gxhistory id 4 @gycycle 1solve
save yuya


、加胶结


     到这一步为止试样完全形成了


















restore yuya[pb_coh=10e6][ten_coh=2.7]cmat default type ball-facet model linear method deformability emod 10e8 kratio 1.5
cmat default type ball-ball model linearpbond method deformability ...            emod 12e8 kratio 1.5 pb_deformability emod 54e8 kratio 1.5 ...    property pb_coh [pb_coh] pb_ten [pb_coh*ten_coh] pb_fa 50 fric 0cmat applycleancycle 1solvecontact method bond gap [rdmin*0.2]cycle 1 solvesave jiajiaojie



、加围压


  这里就和单元试验不一样了,我们要注意岩石经历过的应力状态。


首先岩石需要在围压下赋存,这时候岩石还没有被开挖。这里给的是6MPa的围压








restore jiajiaojie[txx=-6e6][tyy=-6e6]cycle 1solvesave addweiya

    
    之后岩石开挖暴露,开挖面是没有力的,所以需要将上部的墙删除。按道理讲横向的围压还在,不过我觉得直接将两边墙固定也未尝不可,重新编写伺服函数也是比较麻烦的。这里可以参考***或仿真秀二维滚刀破岩的围压部分,那里是有围压的,但是并没有完全完善好。


   








 wall delete walls range id 3set fish callback -1.0 remove @sevro_wallswall attribute vel 0cycle 1solvesave initial_state



这里是岩石面临开挖面的力链情况,可以发现力链总的还是横向为主。




、加刀片


    这里给出的是一个双刀模型,对于刀片形状如下图所示(随手画了个示意图,不好看见谅)。原则上需要四个参数:下底宽downwidth、下底高downheight、总高height、刀尖角度(这里给的10,可以在upwidth右边的math.tan中进行修改)。


    后面两个函数就开始生成了,双刀模型多个参数是两个刀片的跨距(kuadu),这个可以用户自己修改。zhongxinX和zongxinY是刀片底部中心的坐标,这里的y坐标高一点,因为之前释放应力的时候试样膨胀过。这个1.01是放大系数,用户可以自己调整。









































restore initial_statedef daopianxingzhuang        downwide=width*0.04    downHeight=downwide*2.0    height=downHeight*2.2    upwide=downwide math.tan(10*math.pi/180.0)*downHeight*2    kuadu=width*0.2end@daopianxingzhuangdef creatDaopianZuo    zhongxinX=-0.5*kuadu    zhongxinY=0.5*wly*1.01    command        wall create vertices [zhongxinX 0.5*downwide] [zhongxinY] [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY downHeight] ...                            [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY downHeight] [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY height] ...                            [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY height] [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY height] ...                            [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY height]  [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY downHeight] ...                            [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY downHeight]  [zhongxinX-0.5*downwide] [zhongxinY]  ...                            [zhongxinX-0.5*downwide] [zhongxinY] [zhongxinX 0.5*downwide] [zhongxinY] id 5    endcommandenddef creatDaopianYou    zhongxinX=0.5*kuadu    zhongxinY=0.5*wly*1.01    command        wall create vertices [zhongxinX 0.5*downwide] [zhongxinY] [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY downHeight] ...                            [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY downHeight] [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY height] ...                            [zhongxinX 0.5*upwide] [zhongxinY height] [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY height] ...                            [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY height]  [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY downHeight] ...                            [zhongxinX-0.5*upwide] [zhongxinY downHeight]  [zhongxinX-0.5*downwide] [zhongxinY]  ...                            [zhongxinX-0.5*downwide] [zhongxinY] [zhongxinX 0.5*downwide] [zhongxinY] id 6    endcommandend@creatDaopianZuo@creatDaopianYousave jiadaopian


这里是代码运行后的样子。

、加载切割


    这部分主要是给刀片速度就可以了。主要定义刀片加载速度(jiazaisulv),切割深度(shendu),为了方便后处理,这里设定了每1s保存一个sav文件(baocunpinlv)。jiance函数中设定了位移和刀尖力。直接调用fracture文件就可以监测裂纹了。
















































restore jiadaopianset mech age 0ball attribute displacement multiply 0[baocunpinlv=1] ;;这个是多长时间保存一个save文件[jiazaisulv=height*0.02] ;单位是m/min[shendu=height*0.2]
def jiance    weiyi=jiazaisulv*mech.age    wpzuodap=wall.find(5)    wpyoudap=wall.find(6)    zuodaoForce=wall.force.contact.y(wpzuodap)    youdaoForce=wall.force.contact.y(wpyoudap)    daoforce=zuodaoForce youdaoForceend
[time_record=mech.age-1][count=1]def savefile        if mech.age-time_record > baocunpinlv then        filename=string.build("jieguo%1",count)        command            save @filename                    endcommand        time_record=mech.age        count =1    endif    endwall attribute yvelocity [-jiazaisulv] range id 5 6history deletecall fracture.p2fis@track_inithistory id 1 @daoforce
history id 2 @weiyi

history nstep 50set fish callback -1.0 @jianceset fish callback -1.0 @savefilecalmsolve time [shendu/jiazaisulv]save zuizhongjieguo



下图为加载初期岩石中的力链图,可以看到刀尖力向周围的扩散规律


    破坏后的力链图,这里因为速度比较大,岩石破碎形成,导致刀尖悬空,这个在刀尖力变化中也可以看出来




破坏的块体图,可以看出岩石的破碎区域



刀尖力的变化就很明显的看出来刀速度可能有点快了





下面给出裂纹图:


基本上是以剪裂纹为主,这个在裂纹数目中也可以看出来。







    破碎体的数目基本上差不多,但是破碎体积占比有点问题,后续还需要再完善一下。



来源:超级大的lobby
科普代码&命令裂纹试验
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首次发布时间:2022-09-28
最近编辑:2年前
lobby
硕士 |擅长颗粒流PFC
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