基本介绍

RFPA系统即岩石破裂过程分析系统( Rock Failure Process AnalysisSystem)，是基于弹性损伤模型的一个工具，1991年唐春安教授提出了岩石细观单元强度满足某个正态统计分布的假设，认为细观非均匀性是造成准脆性材料宏观非线性的根本原因，用统计损伤的本构关系考虑了岩石材料的非均匀性和缺陷分布的随机性。此后，又把这种材料性质的统计分布假设结合到数值计算方法(如有限元法)中，并对满足给定强度准则的单元进行破坏处理,实现了对岩石破坏过程中的起裂、变形局部化、成核，最终导致失稳破坏的全程模拟，使有限元技术的应用发展到直接模拟岩体破裂过程的新阶段。

在非均匀介质中单元划分引入了基元这一标准，我们将反映介质细观尺度的基本单元称为基元，它是构成介质的基本细观尺度单元，是在物理力学性质方面能够代表介质特征的最小单元，基元是构成介质的基本细观尺度单元，是在物理力学性质方面能够代表介质特征的最小单元，基元是介质破裂的研究最基本的单位，破裂就是基元的破裂。

基本原理

RFPA是一个以弹性力学为应力分析工具、以弹性损伤理论及其修正后的 Coulomb破坏准则为介质变形和破坏分析模块的岩石破裂过程分析系统，其基本思路是：

(1)岩石介质模型离散化成有细观基元组成的数值模型，岩石介质在细观上市各向同性的弹-脆性介质；

(2)假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律( Weibull分布)，由此建立细观与宏观介质力学性能的联系；

(3)按弹性力学中的基元线弹性应力、应变求解方法，分析模型的应力、应变状态，RFPA利用线弹性有限元方法作为应变计算器；

(4)引入适当的基元破坏准则(相变准则)和损伤规律，基元的相变临界点用修正的Coulomb准则；

(5)基元的力学性质随演化的发展是不可逆的；

(6)基元相变前后均为线弹性体；

(7)岩石介质中的裂纹扩展是一个准静态过程，忽略因快速扩展引起的惯性力的影响。

RFPA分析流程

RFPA的工作程序由以下三个工作完成：

(1)实体建模和网格划分，选择基元类型，定义介质力学性质，进行实体建模及网格划分；

(2)应力应变分析，依据输入的边界条件和加载控制参数，以及输入的基元性质数据形成刚度矩阵，求解并输出有限分析结果(应力、节点位移)；

(3)基元相变分析，运用相变准则对应力计算器产生的结果进行相变判断，然后对相变基元进行弱化处理，最后形成迭代计算刚度矩阵所需的数据文件。

整个工作流程见图，对于每一步给定的位移增量，首先进行应力计算，然后，根据相变准则来检査模型中是否有相变基元，如果没有，继续加载増加一个位移增量，进行下步应力计算，如果有相变基元，则根据基元的应力状态进行刚度弱化处理，然后重新进行当前步的应力计算，直至达到所施加的荷载、变形或整个介质产生宏观破裂，在RFPA系统执行过程中，对每一步应力、应变计算采用全量加载，计算步之间是相互独立的。

软件模拟流程