Zhijun Wu, Ruifeng Zhao, Xiangyu Xu, Quansheng Liu, Maoyi Liu. (2023) Data-driven enhanced FDEM for simulating the rock mechanical behaviork [J]. International Journal of Mechanical Sciences.

本文提出了一种数据驱动的增强型组合有限-离散元方法（DDFDEM），通过将岩石实验数据直接分配到力学模拟中，从而绕过岩石的经验本构模型，来模拟岩石的力学行为。首先提出了一种具有动态系统平衡约束的新型数据驱动迭代求解器，并将其嵌入到FDEM计算框架中。然后，对粘聚单元的粘结应力更新算法进行了改进，以减少迭代过程中的误差积累。其次，为了平衡DDFDEM的计算精度和效率，提出实验数据集的尺寸计算公式，并引入了一种高效最近邻搜索算法，显著提高了DDFDEM计算效率。经过上述改进，通过薄板拉伸试验、单轴压缩试验和巴西圆盘试验等算例验证了DDFDEM在模拟岩石变形和复杂破坏过程中的计算精度和效率。最后，通过遵循非线性弹性物质定律的数据集再现岩石样本的非线性力学行为，验证了DDFDEM在全面呈现实验数据集背后隐藏的信息方面优于传统FDEM的优势。本文图形摘要如下：