基于真实细观结构的FFT数值方法对岩石材料非线性力学行为的研究

岩石的非均质性(矿物夹杂、微裂隙、微孔洞等细观结构)对其非线性力学行为和破坏过程有着显著影响.本文采用无需对复杂细观结构划分网格的快速傅立叶变换(FFT)数值方法,直接获取图像中的像素点作为材料点,准确得到非均质材料的细观结构特征和力学性质的特点,与数字图像处理(DIP)技术有机结合,建立了基于真实细观结构的FFT数值计算方法,模拟了非均质岩石在外荷载作用下的弹塑性变形过程,探究了岩石内部细观结构对非线性力学行为的影响规律与宏观力学性质的内在联系.研究结果表明:基于真实细观结构的FFT模型,能很好地预测不同埋深和不同围压条件下黏土岩的峰前非线性行为和峰值强度,细观结构的形状、大小和分布直接决定了黏土岩内部应力场的分布.研究结论为研究岩石细观结构特征及其非线性力学行为提供了一个重要手段.