力学软件RFPA
（1）RFPA的简单介绍
前言
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上期小硕为大家带来CiteSpace如何在Wos数据库中获取文献计量的所需数据，那么本期小硕板块为大家带来一个新的软件介绍——RFPA（Realistic Failure Process Analysis）！
01｜RFPA的介绍
岩石（岩体）是地质、采矿、石油、水利等部门经常涉及的最基本的天然材料。天然的岩体是非连续、非均质、非弹性、各向异性的介质。它具有时效性、记忆性和对环境的依赖性。在许多实际工程当中，依据理想化的模式计算出的诸如岩体变形、破坏和强度等与实际相差甚远。煤矿岩爆、瓦斯突出、采场顶板垮落、水坝开裂、岩土边坡失稳、地震等众多灾害性事故的发生，不仅给国家和人民财产造成了巨大损失，同时也表明，人类目前尚缺乏对岩石（岩体）材料的不规则性、复杂性和物理力学非线性本质的认识和解决这些问题的方法，致使许多岩石力学问题无法定量或定性地予以解释和分析。
为了解决岩石破裂过程的分析，1995年，软件系统创始人唐春安教授针对这些问题提出了基于有限元基本理论，充分考虑岩石破裂过程中伴随的非线性、非均匀性和各向异性等特点的新的数值模拟方法“RFPA（Realistic Failure Process Analysis）方法”，即真实破坏过程分析方法。
02｜RFPA的原理
RFPA是一种基于有限元应力分析和统计损伤理论的材料破裂过程分析数值计算方法，是一个能够模拟材料渐进破裂直至失稳全过程的数值试验工具。其主要采用了有限单元法、损伤和断裂力学模型、微观元胞法等数值模拟方法。其主要要点如下：
1.将材料的不均质性参数引入到计算单元，宏观破坏是单元破坏的积累过程。
2.认为单元性质是线弹-脆性或脆-塑性的，单元的弹模和强度等其他参数服从某种分布，如正态分布、韦伯分布、均匀分布等。
3.认为当单元应力达到破坏的准则发生破坏，并对破坏单元进行刚度退化处理，故可以以连续介质力学方法处理物理非连续介质问题。
4.认为岩石的损伤量、声发射同破坏单元数成正比。
03｜RFPA的基本思路
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由细观基元组成的数值模型，岩石介质在细观上是各向同性脆性介质；
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，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力计算器；
4.引入适当的基元破坏准则（相变准则）和损伤规律，基元相变临界点用修正的Coulomb准则和拉伸截断的库仑准则；
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；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。
04｜RFPA的下载
目前RFPA是一个科研级软件，还不能进行免费使用，需要访问积社科技官网进行购买下载，其官网地址如下
积社科技的官网地址： https://www.jservice.com.cn/
目前提供的RFPA的版本有：
RFPA2D-Basic基本版
RFPA2D-Flow渗流分析版
RFPA2D-Thermal温度分析版
RFPA2D-Strata岩层分析版
RFPA2D-SRM强度折减版等
图一 RFPA2D-Basic基本版案例图片
图二岩石试样加载破坏中声发射、应力应变及渗透率变化曲线案例图片
05｜总结
RFPA是一款功能强大的工程分析工具，特别适合用于结构力学、岩土工程、材料科学等领域的复杂问题。它通过结合有限元法与破坏力学，能够提供精确的分析结果，帮助工程师和研究人员深入理解材料和结构在极端条件下的性能表现，是现代科研工作必不可少的软件。
结语
本期小硕为大家简单介绍了一下一款广泛用于结构力学和工程领域的力学科研软件RFPA，在以后的小硕中，我们会为大家慢慢讲解RFPA软件该如何操作，与大家一同学习，一同进步！
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专栏｜瓦斯小硕
作者 | 李禹轩 重庆大学
审核 | 刘晓庆 重庆大学
