Изменение фрактальной геометрии микротрещин в процессе деформирования: рентгеновская микротомография, акустическая эмиссия и моделирование методом дискретных элементов
Дамаскинская Е.Е.
1, Гиляров В.Л.
1, Кривоносов Ю.С.
2, Бузмаков А.В.
2, Асадчиков В.Е.
2, Фролов Д.И.
11Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Москва, Россия
Email: Kat.Dama@mail.ioffe.ru, Vladimir.Hilarov@mail.ioffe.ru, Yuri.S.Krivonosov@yandex.ru, buzmakov@gmail.com, asad@crys.ras.ru
Поступила в редакцию: 4 июня 2024 г.
В окончательной редакции: 11 июня 2024 г.
Принята к печати: 12 июня 2024 г.
Выставление онлайн: 10 сентября 2024 г.
Цель работы состояла в прямом наблюдении и дальнейшем анализе дефектов (микротрещин), развивающихся в объеме образца природного гетерогенного материала под действием одноосной сжимающей нагрузки. Для детектирования дефектов в объеме использовалась рентгеновская компьютерная микротомография. Особенность экспериментов состоит в том, что выполнялась томографическая съемка образца, находящегося под действием нагрузки. На основе анализа томографических сечений были построены трехмерные модели дефектной структуры и вычислена фрактальная размерность системы микротрещин. С помощью модели дискретных элементов проведены численные эксперименты по разрушению образцов гетерогенных материалов. Исследовано изменение фрактальной размерности очагов разрушения в процессе их роста. Установлено хорошее согласие результатов компьютерного моделирования и лабораторных экспериментов, что позволяет говорить об адекватности предложенной модели. Ключевые слова: рентгеновская компьютерная микротомография, эволюция дефектов, компьютерное моделирование, метод дискретных элементов, акустическая эмиссия, фрактальная размерность
- D.A. Lockner, J.D. Byerlee, V. Kuksenko, A. Ponomarev, A. Sidorin. Nature 350, 39 (1991)
- Л.Р. Ботвина. Физика Земли 10, 5 (2011)
- M. Petruvzalek, J. Vilhelm, V. Rudajev, T. Lokajcek, T. Svitek. Int. J. Rock Mech. Mining Sci. 60, 208 (2013)
- Y. Hamie, O. Katz, V. Lyakhovsky, Z. Reches, Yu. Fialko. Geophys. J. Int. 167, 1005 (2006)
- V. Kuksenko, N. Tomilin, E. Damaskinskaya, D. Lockner. Pure Appl. Geophys, 146, 2, 253 (1996)
- В.Б. Смирнов, А.В. Пономарев, П. Бернар, А.В. Патонин. Физика Земли 2, 17 (2010)
- Xinglin Lei, Shengli Ma. Earthq. Sci. 27, 6, 627 (2014)
- Y. Tal, T. Goebel, J.P. Avouac. Earth and Planetary Sci. Lett. 536 (2020)
- Sheng-Qi Yang, P.G. Ranjith, Yi-Lin Gui. Geotech. Test. J., 38, 2, 179 (2015)
- S. Zabler, A. Rack, I. Manke, K. Thermann, J. Tiedemann, N. Harthill, H. Riesemeier. J. of Struct. Geology. 30, 876 (2008)
- Yujun Zuo, Zhibin Hao, Hao Liu, Chao Pan, Jianyun Lin, Zehua Zhu, Wenjibin Sun, Ziqi Liu. Arabian J. of Geosciences. 15, 1673 (2022)
- Yongming Yang, Yang Ju, Fengxia Li, Feng Gao, Huafei Sun. J. of Natural Gas Sci. and Engin. 32, 415 (2016)
- X.P. Zhou, Y.X. Zhang, Q.L. Ha. Theor. and Appl. Fract. Mechanics. 50, 49 (2008)
- J.X. Re. Soil and Rock Behavior and Modeling. https://doi.org/10.1061/40862(194)34
- Peng RuiDong, Yang YanCong, Ju Yang, Mao LingTao, Yang YongMing. Chinese Sci Bull. 56, 3346 (2011)
- P. Liu, Y. Ju, F. Gao, P.G. Ranjith, Q. Zhang. J. Geophys. Res.: Solid Earth. 123, 2156 (2018)
- P. Churcher, P. French, J. Shaw. SPE Intern. Symp. on Oilfield Chem. SPE21044 (1991)
- Ю.С. Кривоносов, А.В. Бузмаков, М.Ю. Григорьев, А.А. Русаков, Ю.М. Дымшиц, В.Е. Асадчиков. Кристаллография, 68, 1, 160 (2023)
- Lee A., Feldkamp, Lloyd C. Davis, James W. Kress. JOSA. A. 1, 6, 612-619 (1984)
- A.S. Ingacheva, M.V. Chukalina. Math. Probl. in Engin. Article ID 1405365 (2019)
- J.T. Gostick, Z.A. Khan, T.G. Tranter, M.D. Kok, M. Agnaou, M. Sadeghi, Jervis, R. PoreSpy. J. of Open Source Software. 4, 1296 (2019)
- Y. Ju, J.T. Zheng, M. Epstein, L. Sudak, J.B. Wang, X. Zhao. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 279, 7, 212 (2014)
- H.P. Xie. Fractals in Rock Mechanics. CRC PRESS, Boca Raton (1993). 464 p
- R.D. Peng, Y.C. Yang, Y. Ju, Ju. Yang, Mao LingTao, Ming Yang. Chinese Sci. Bull. 56, 3346 (2011)
- С.В. Божокин, Д.А. Паршин. Фракталы и мультифракталы. НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", Ижевск. (2001). 128 с
- В.Л. Гиляров, Е.Е. Дамаскинская. ФТТ 64, 6, 676 (2022)
- D.O. Potyondy, P.A. Cundall. Int. J. Rock Mech. Min. Sci 41, 1329 (2004)
- Dosta, V. Skorych. SoftwareX 12, 100618 (2020)
- V.L. Hilarov, E.E. Damaskinskaya. Materialwiss. Werkstofftech. 54, 1554 (2023)
- M. Ester, H.-P. Kriegel, J. Sander, X. Xu. In: Proc. of the Second Intern. Conf. on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD-96) / Evangelos Simoudis, Jiawei Han, Usama M. Fayyad. AAAI Press, 226 (1996)
- P. Grassberger, I. Procaccia. Phys. Rev. Lett. 50, 346 (1983)
- Г. Шустер. Маломерный хаос. Мир, М. (1988). 240 с
- T.C. Halsey, M.H. Jensen, L.P. Kadanoff, I. Procaccia, B.I. Shairman. Phys. Rev., B. 33, 2, 1141 (1986)
- V.L. Hilarov. Modeling Simul. Mater. Sci. Eng., 6, 337 (1998)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.