裂纹岩石的位移机制 – 基于 XFEM 和 ANNs 的地震设计与预测研究

摘要 具有足够强度和刚度的材料可以无损转移非线性设计荷载。 本研究比较了岩石材料和砂岩在地震加速度作用下的裂纹扩展速度和形状。 使用了非线性扩展有限元方法（NXFEM）进行数值模拟。 假设模型在水平线 0° 处有一个预先存在的裂纹。 模型的机械性能、裂纹扩展形状和裂纹速度被选为主要参数。 在两个模拟模型中比较了裂纹沿线的非线性应力和应变。 使用 NXFEM 和人工神经网络（ANNs）预测位移。 模拟结果表明，材料的裂纹扩展机制和机械性能控制模型中选定点的应力、应变和位移。此外，材料中的裂纹扩展与裂纹路径上的弹塑性应力和应变有关。 裂纹的速度和形状与材料的机械性能有关。 裂纹路径的预测有助于理解失效模式。 将岩石材料的地震响应与砂岩进行比较，有助于评估裂纹时的应力、应变和位移水平。 本研究的发现与文献报告和实地观察一致。