微波处理玄武岩强度的SPH-FEM耦合算法模拟

微波预处理弱化岩体强度,进而降低机械破岩过程中的钻头/刀具磨损、提升凿岩效率已经成为一项极具前景的技术。为探究数值模拟参数对岩石静强度模拟结果的影响,并为后续钻凿或岩石切割模拟确定合理的微波处理玄武岩数值力学参数,采用光滑粒子流体动力学与有限元耦合算法(SPH-FEM)构建岩石单轴压缩与巴西拉伸数值模型。为减小微波损伤对岩石强度测试误差的影响,采用线性莫尔-库仑理论对相同微波参数下微波处理玄武岩试样的黏聚力和内摩擦角进行标定。在单轴抗压与巴西拉伸模拟过程中开展SPH关键控制参数的敏感性分析,并根据同一组校核后的黏聚力和内摩擦角数据,在数值实验中同时捕获目标抗压强度与巴西拉伸强度,单轴抗压强度数值模拟结果与试验结果吻合较好。此外,结合数值模拟结果评估微波辐照参数对玄武岩力学行为的影响。