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基于Mohr‑Coulomb强度准则的非线性近场动力学岩石破坏计算方法

马鹏飞 张艺晨 王馨 陈军 冯天骏 袁超

同济大学学报(自然科学版)2026,Vol.54Issue(9):1323-1332,10.
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同济大学学报(自然科学版)2026,Vol.54Issue(9):1323-1332,10.DOI:10.11908/j.issn.0253-374x.25188

基于Mohr‑Coulomb强度准则的非线性近场动力学岩石破坏计算方法

A Nonlinear Peridynamic Method for Rock Failure Analysis Based on the Mohr–Coulomb Criterion

马鹏飞 1张艺晨 2王馨 3陈军 4冯天骏 4袁超5

作者信息

  • 1. 山东大学 岩土与地下工程研究院,山东 济南 250061
  • 2. 同济大学 土木工程防灾全国重点实验室,上海 200092
  • 3. 山东大学 岩土与地下工程研究院,山东 济南 250061||山东大学 未来技术学院,山东 济南 250002
  • 4. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川 成都 610031
  • 5. 山东大学 未来技术学院,山东 济南 250002
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摘要

Abstract

This study develops a numerical model for analyzing and solving stress and strain fields within the nonlocal differential operator framework,enabling the direct calculation of stress components at different time steps.Based on the small-deformation assumption,the nonlocal force density is reconstructed using the operator formulation,thereby avoiding the need for additional surface correction.A stretch-dependent weakening coefficient is introduced to characterize the nonlinear deformation and failure behavior of rock materials.The tensile,compressive,and shear damage of bonds between material points is evaluated using the tensile strength,compressive strength,and Mohr‑Coulomb criterion,and a nonlinear Mohr‑Coulomb‑based peridynamic damage model for rock fracture is established.The proposed model is applied to investigate crack initiation,propagation,and damage evolution of intact sandstone specimens and sandstone specimens containing prefabricated orthogonal intersecting fissures under different loading conditions.The results show that the proposed method effectively simulates mixed tensile–shear fracture processes in both intact and flawed rock specimens,overcoming the limitation of conventional methods in distinguishing different fracture modes.

关键词

近场动力学/裂纹扩展/非线性/Mohr-Coulomb准则/岩石破裂

Key words

peridynamics/crack propagation/nonlinear/Mohr‑Coulomb criterion/rock fracture

分类

建筑与水利

引用本文复制引用

马鹏飞,张艺晨,王馨,陈军,冯天骏,袁超..基于Mohr‑Coulomb强度准则的非线性近场动力学岩石破坏计算方法[J].同济大学学报(自然科学版),2026,54(9):1323-1332,10.

基金项目

国家重点研发计划(2024YFF0508202) (2024YFF0508202)

博士后创新人才支持计划(BX20250052) (BX20250052)

山东省自然科学基金(ZR2023QE337) (ZR2023QE337)

同济大学学报(自然科学版)

0253-374X

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