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二维滚刀破岩

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2年前浏览3861

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

二、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

三、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

四、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。

五、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。

五、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