Simulation of Hopkinson effect by discrete element method

ABSTRACT: The technique of various kinds of numerical analysis offered remarkable results to explication of many rock mechanical phenomena. These techniques regarded a rock stratum as a continuum body and solved the governing equation of continuum mechanics by using finite differ-ence method, finite element method and/or others. Using numerical analysis based on continuum mechanics, however, the simulations of destruction phenomena caused by elastic waves and on the other hand, the elastic wave propagation which generated by fracturing events are quite difficult. In this paper, we express a rock stratum by a granular body model and develop a simulation tech-nique can simulate both wave phenomena and destruction phenomena at once. The DEM (discrete element method) simulation results are compared with finite difference solutions of elastic wave equation. Furthermore, we simulate Hopkinson effect by this proposed method. Hopkinson effect is famous as a destruction phenomenon caused by elastic wave propagation. ABRISS: In dieser Studie drücken wird eine Felsschicht durch ein Granularkörpermodell aus und entwickeln eine Simulationstechnik, die sowohl Wellenphänomene als auch Zerstörungsphänomene simulieren kann. Die Ergebnisse der Simulation mit DEM (Diskrete-Elemente-Methode) werden mit denen der Finit-Differenz-Lösung von Gleichungen elastischer Wellen verglichen. Desweiteren simulierten wir den Hopkinson-Effekt mit dieser vorgeschlagenen Methode. Der Hopkinson-Effekt ist als Zerstörungsphänomen berühmt, verursacht durch Fortpflanzung elastischer Wellen. RESUME: Dans cette étude, nous exprimons un lit de roches par un modèle à corps granulaire et développons une technique, permettant de simuler d'un coup le phénomène des ondes et le phé-nomène de destruction. Les résultats de la simulation DEM (méthode d'éléments discrets) sont comparés aux solutions à différence finie de l'équation d'ondes élastiques. En outre, nous simulons l'effet d'Hopkinson par la méthode proposée. L'effet d'Hopkinson est connu comme phénomène de destruction, causé par la propagation d'ondes élastiques.