【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数值模拟，更具体地，涉及一种岩石声发射数值模拟实现方法、装置及介质。
技术介绍
1、材料或构件在受力过程中产生变形或裂纹时，以弹性波形式释放出应变能的现象，称为声发射。声发射技术就是利用接收声发射信号，对材料或构件进行动态无损检测的技术。通过对接收到的波形信号进行处理分析可以得到裂纹产生的位置及裂纹的破裂类型，因此被广泛应用于岩石力学领域。声发射技术可应用于室内试验尺度，监测小尺度试样的破裂过程，同样可用于工程尺度，在工程尺度上进行监测时声发射被称为微震监测。针对实验室尺度试样可进行室内试验，从而获取基本岩石力学性质及力学规律。而工程尺度很难开展现场试验，尤其是现今深部岩体工程的推进，深部岩体现场原位试验无法开展。因此，目前多采用数值模拟的方法来研究不同尺度的岩体破裂问题，而声发射方法作为裂纹监测的有效手段也可应用于数值模拟领域，通过声发射数值模拟方法的实现可更精确分析裂纹起裂、扩展、贯通的整个过程，为揭示岩体真实破裂机理提供帮助，从而指导工程施工设计。
2、裂纹的产生、扩展及贯通是造成岩石破裂失稳的直接因素。诸多岩体工程灾害的发生均与裂纹萌生、扩展及断裂过程相关。因此，研究岩石破裂机制无疑是十分有意义的工作。岩石在破裂时伴随着能量的产生，而能量以弹性波的形式释放出来的现象称为声发射。基于这一原理，声发射技术在岩石力学领域得到迅速发展和广泛应用。相比于其他方法，采用声发射技术可以连续、实时地监测岩石在荷载作用下内部微裂纹的产生和发展，并且可对裂纹位置进行定位。
3、通过声发射技术可以多点捕获
4、而目前声发射手段在数值模拟领域应用尚不完善，在数值模拟上完全实现室内物理试验的声发射各项指标显然是不现实的。因此，需要建立简便易用的声发射数值模拟方法。
5、专利号202211109855.9公布了一种基于有限元-离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法具体步骤是：1.获取岩石破裂时当前时间步的声发射数据，根据所述声发射数据获得声发射事件信息，所述声发射事件信息包括声发射事件的状态和声发射事件包含的微裂纹对应的微裂纹信息；2.基于声发射事件的微裂纹信息，获得所述状态为非激活态的声发射事件的破裂区域，计算所述破裂区域内的所有有限单元的节点力变化分量；3.基于所有的所述节点力变化分量，获得力矩张量；4.基于所述力矩张量，获得宏观裂纹的分析结果。
6、上述专利通过计算声发射事件的力矩张量，根据力矩张量对宏观裂纹类型进行分析，获得了宏观裂纹类型的分析结果，是一种有限元-离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法。但该方法计算复杂，增加了计算工作量，同时复杂的计算也降低了声发射监测精度。
技术实现思路
1、提供了本专利技术以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种岩石声发射数值模拟实现方法、装置及介质，在模拟过程中设计了一个存储文件，可用来存储所需的声发射的数据信息。通过提取其中的数据可以得出声发射事件数和声发射能量随时间的变化及与载荷的关系曲线，同时可实现声发射定位的模拟，展示真实的破裂形态。在真实的物理试验中声发射定位还需设定阈值，以便剔除掉能量较小的定位点，本方法也实现了这一功能，可以得到不同阈值条件下声发射定位的结果图，此外，也能得到声发射能量及裂纹破裂类型，可全面实现声发射技术所监测的常用数据。
2、根据本专利技术的第一方面，提供了一种岩石声发射数值模拟实现方法，所述方法包括：
3、获取损伤单元的节点坐标信息以及所述损伤单元的损伤变量产生的时间，所述损伤变量为刚度退化，根据模拟过程中损伤单元内应力变化得到所述刚度退化；
4、根据所述损伤单元的节点坐标信息确定所述损伤单元的位置信息；
5、以每产生一个损伤单元作为一个声发射事件，根据损伤单元发生损伤的时间，实现不同时间下声发射事件的统计；
6、以模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量作为声发射事件的能量；
7、根据损伤单元的数量和不同时间下产生损伤单元的数量得到声发射事件随时间变化曲线；
8、根据所述损伤单位的位置信息得到声发射定位图，所述声发射定位图中以一个点来表征一个声发射事件，根据对应声发射事件的能量来确定所述点的大小。
9、进一步地，通过如下公式计算模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量：
10、ud＝u-ue；
11、
12、
13、其中，ud表示损伤单元单位体积内耗散的能量，u表示主应力在主应变方向上的总做功，ue表示单位体积内储存的可释放弹性应变能，εi表示第i个主应力在对应主应力方向上的做功，σi表示第i个主应力，表示第i个主应力对应的弹性应变。
14、进一步地，在以模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量作为声发射事件的能量之后，所述方法还包括；
15、基于设定的能量阈值，剔除能量小于所述能量阈值的声发射事件。
16、进一步地，所述方法还包括：
17、获取损伤单元的断裂能，所述断裂能包括拉张断裂能和剪切断裂能，以拉张断裂能和剪切断裂能之比来表征声发射事件的破裂类型。
18、进一步地，所述声发射定位图中，通过表征声发射事件的点的颜色/形状来表征不同声发射事件的破裂类型。
19、根据本专利技术的第二方面，提供一种岩石声发射数值模拟实现装置，所述装置包括：
20、数据获取模块，被配置为获取损伤单元的节点坐标信息以及所述损伤单元的损伤变量产生的时间，所述损伤变量为刚度退化，根据模拟过程中损伤单元内应力变化得到所述刚度退化；
21、损伤定位模块，被配置为根据所述损伤单元的节点坐标信息确定所述损伤单元的位置信息；
22、时间统计模块，被配置为以每产生一个损伤单元作为一个声发射事件，根据损伤单元发生损伤的时间，实现不同时间下声发射事件的统计；
23、能量计算模块，被配置为以模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量作为声发射事件的能量；
24、曲线确定模块，被配置为根据损伤单元的数量和不同时间下产生损伤单元的数量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种岩石声发射数值模拟实现方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量作为声发射事件的能量之后，所述方法还包括；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述声发射定位图中，通过表征声发射事件的点的颜色/形状来表征不同声发射事件的破裂类型。
6.一种岩石声发射数值模拟实现装置，其特征在于，所述装置包括：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述能量计算模块被进一步配置为：
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括能量筛选模块，所述能量筛选模块被进一步配置为：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括类型确定模块，所述类型确定模块被进一步配置为：
10.一种存储有指令的非暂时性计算机可读存储介质，当所述
...【技术特征摘要】
1.一种岩石声发射数值模拟实现方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下公式计算模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在以模拟过程中损伤单元单位体积内耗散的能量作为声发射事件的能量之后，所述方法还包括；
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述声发射定位图中，通过表征声发射事件的点的颜色/形状来表征不同声发射事件的破裂类型。...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩伟歌，车龙舟，周浩，彭皓睿，朱正国，韩智铭，郭小龙，高琳，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：
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