岩石损伤软化统计本构模型之研究

从岩石微元强度分布的随机性出发，引进正确描述岩石微元强度分布的参量，建立了三维岩石损伤演化方程和岩石损伤软化本构方程，从而阐述了岩石损伤的机理。充分反映了岩石破裂的全过程，尤其是软化特性，也真实反映了岩石强度受应力状态影响的现象。该模型已由试验得到验证，具有广泛的应用前景。

岩石破裂过程的统计损伤模拟研究

根据岩石微元破裂服从正态分布的特点 ,引进能合理描述岩石微元强度的参量 ,基于岩石单轴应力应变试验曲线建立了反映岩石破裂全过程的统计损伤本构模型 ,据此对岩石统计损伤变量进行合理修正 ,从而建立了反映岩石破裂全过程的三维统计损伤本构模型 ,充分反映了岩石强度受应力状态影响的现象 。

基于Mohr-Coulomb准则的岩石损伤统计分析方法研究

从探讨基于Mohr-Coulomb准则的新的岩石微元强度表示方法及其服从Weibull随机分布的特点出发,基于岩石三轴应力应变试验曲线,建立了反映岩石破裂全过程的损伤软化统计本构模型.在此基础上,重点研究了Weibull分布参数对岩石损伤软化统计本构模型的影响,并结合岩石三轴应力应变试验曲线的特征,对岩石损伤软化统计本构模型进行了合理修正.与试验结果及前人研究结果比较,该模型形式简单,能更好地反映工程实际,具有广阔的应用前景.

基于正态分布的岩石损伤统计本构模型及其参数确定方法研究

根据岩石微元强度服从正态分布的特点,引进能合理描述岩石微元强度的参量,基于岩石三轴应力应变试验曲线建立了反映岩石破裂全过程的统计损伤本构模型。在此基础上,重点探讨了正态分布参数对岩石损伤本构模型的影响,据此对岩石统计损伤模型进行了合理修正,从而建立了反映岩石破裂全过程的三维统计损伤本构模型,与试验结果及现有研究结果进行比较显示了该模型的合理性,具有广泛的应用前景。

岩石统计损伤软化本构模型及其参数反演

基于岩石微元强度服从幂函数分布的假定提出了损伤变量的一种新形式,由此建立了一个可模拟岩石破裂全过程的统计损伤软化本构模型。该模型含两个待定参数。其中一个可利用岩石三轴试验曲线的峰值点确定;另一个则受到微元强度参数的影响。通过研究微元强度参数对于软化本构模型的影响,提出了合理选择微元强度形式的参数反演方法,由此可最终确定模型参数。计算实例表明该模型能够有效模拟岩石的应变软化特性,应用反演方法确定微元强度参数能够有效提高数值模拟精度。

橡胶集料自密实混凝土的统计损伤本构关系

为研究橡胶集料对橡胶集料自密实混凝土(RSCC)力学性能的影响,并建立相应的本构预测模型,对RSCC进行了压缩应力-应变试验。试验结果表明:随着橡胶掺量的增加,RSCC的抗压强度降低,变形能力增强,韧性增大。根据RSCC的微元强度服从随机分布的特点,以米塞斯强度准则定义RSCC的微元强度,以对数正态分布表征RSCC的微元强度的分布模型,并考虑模型参数与橡胶掺量的关系,建立了以橡胶掺量为变化因素的RSCC的统计损伤本构关系,拟合效果十分理想,拟合曲线与试验曲线的相关系数随橡胶掺量的增加而增大,最大值为0.989 1。该模型形式简单,参数少且计算简便,能够有效体现RSCC在不同橡胶掺量下的韧脆性转化特征。最后研究了RSCC的损伤演化过程。随着应变的增加,RSCC的损伤演化曲线呈S形,单调递增,终值趋近于1,橡胶掺量的增加延缓了RSCC初始损伤的发展;损伤的发展速率随应变的增加先增大后减小,在峰值应变附近达到最大值,橡胶掺量的变化对损伤发展速率的最大值没有影响。

深部岩石统计损伤本构模型研究

为建立能够反映深部岩石变形全过程模拟方法,首先,针对强度准则的适用性条件建立了深部岩石强度准则,并在此基础上提出了深部岩石微元强度度量方式,同时,引入统计损伤理论,考虑损伤阀值对岩石损伤度量的影响,从而建立了统计损伤本构模型;其次,根据岩石三轴试验曲线特征给出了模型参数的确定方法,并在峰值应力和峰值应变分别与围压之间的关系基础上,建立了能够反映不同围压下岩石变形的统计损伤本构模型;最后,将试验曲线与本文模型的预测结果进行比较分析。研究结果表明:本文模型不仅能够反映深部岩石的变形过程,还能较好地反映岩石强度随围压变化的特性,表明了本文模型与方法具有一定的合理性和可行性。

考虑Weibull分布的饱和风积土统计损伤硬化模型研究

为能更好地揭示复杂应力状态下饱和风积土变形过程的损伤本构关系,引入服从Weibull随机分布的饱和风积土微元强度统计损伤理论,基于饱和风积土常规三轴全应力—应变试验曲线,构建能够模拟特定围压环境下饱和风积土变形全过程的统计损伤硬化本构模型。通过拟合分析基于Weibull分布的饱和风积土统计损伤本构模型参数m、F0与围压σ3之间的关系,对其参数进行科学修正,从而构建出能够更客观地描述在复杂应力环境中的饱和风积土统计损伤硬化模型。理论与试验对比研究结果表明该模型具有一定的可靠性,不仅能客观地描述饱和风积土变形的全过程,更能真实地描述孔隙水压力对饱和风积土工程特性的影响。

基于改进Harris函数的岩石统计损伤软化模型

为了反映岩石变形全过程,通过改进Harris函数,假设岩石微元强度服从改进的Harris概率密度分布,结合连续损伤理论,考虑损伤变量修正,建立岩石统计损伤软化模型。采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行红层泥岩常规三轴压缩试验,基于红层泥岩试验数据对模型参数进行敏感性分析,阐述模型参数的物理意义,分析累积损伤的扩展过程。引用相关文献中二长花岗岩和砂岩的试验数据,利用本文模型对3种岩石材料的试验数据进行辨识验证,给出初始损伤系数的约束范围,对比3种岩石材料的试验曲线和理论曲线,证明本文模型的合理性和适用性。

基于Mohr准则的岩石损伤本构模型及其修正研究

基于Mohr准则,重新定义了岩石微元强度。考虑岩石微元强度服从随机分布的特点,结合损伤力学理论和统计强度理论,建立了三轴压缩条件下岩石损伤本构模型。为使建立的模型更具一般性,分析了模型参数与围压的关系,并据此对模型参数进行合理修正,从而建立出完整的岩石损伤本构模型。与试验结果比较,所建模型可以灵活地模拟各级围压下岩石破裂过程的全应力应变关系,尤其是应变软化特性。同时,该模型形式简单,应用方便,接近工程实际。

Q_2黄土统计损伤本构模型

利用黄土微元强度服从Weibull随机分布的特点,引进Drucker-Prager破坏准则作为黄土微元强度分布参量,基于Q2黄土三轴应力-应变试验曲线,同时考虑了损伤门槛值的影响,建立了反映Q2黄土损伤全过程的损伤软化本构模型。在此基础上,探讨了Q2黄土损伤软化模型参数与围压和黄土含水量的关系,对其参数进行了合理修正,从而建立了更加符合实际的黄土损伤软化本构模型,并与试验结果进行对比分析,结果显示该模型的合理性,表明该模型具有广泛的工程应用前景。

岩石统计损伤软化模型及其参数反演

为了反映岩石应变软化现象,基于岩石微元强度服从Weibull随机分布的假定,结合连续损伤理论,建立岩石统计损伤软化模型。该模型含有2个待定系数,其中一个可通过岩石应力-应变曲线的峰值点确定,另一个取决于微元强度参数。通过研究微元强度参数对所建模型的影响,采用优化反演分析法确定模型参数,克服传统方法求解模型参数精度较低的难点,并依据微元强度参数选取合理的强度准则。采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行红层泥岩常规三轴压缩试验,对比试验曲线和理论曲线,验证了本文模型和方法的正确性与合理性。

基于双剪统一强度准则的岩石损伤本构模型

基于岩石微元强度概率分布理论,以双剪统一强度准则作为分布参量,建立了岩石损伤统计本构模型,并采用极值解法确定模型的参数。通过对理论曲线与试验曲线进行对比,证明所建立的模型可以很好的反映岩石的应力-应变曲线。通过对参数b、m、F0的讨论,发现b值对峰值前应力-应变曲线无明显影响,但对峰值后的软化阶段有所影响;m值的大小对峰值后的脆性有影响;F0值的大小对峰值应力或岩石强度有影响。

三维四向大编织角复合材料的细观强度分析

编织角是影响三维编织复合材料力学性能的最重要因素。实验数据表明:大编织角复合材料在单向拉伸作用下的破坏形式较为复杂,其应力-应变曲线呈现非线性特性。本文建立了细观应力场的均匀化列式和有限元求解方法,运用该方法对三维大编织角复合材料的细观应力分布进行了数值模拟,结合相关的强度理论对材料进行失效分析,并进一步对材料的拉伸强度进行预测。强度计算结果与实验结果较为吻合。

再生玻化微珠保温混凝土随机损伤单轴受拉本构关系研究

考虑到再生玻化微珠保温混凝土组成材料物理性能的差异性,通过对不同原生强度再生骨料配制的再生保温混凝土受拉本构关系的研究,以及对建立的细观单元中弹簧弹性模量质量相对关系的分析,揭示了再生玻化微珠保温混凝土的受拉破坏机理,定义了受拉损伤变量。在弹簧模型理论的基础上,得到了再生玻化微珠保温混凝土受拉随机损伤本构模型和应力均值表达式,模型能很好地反映出混凝土在受拉时的损伤演化和刚度退化过程,并且模型计算结果与试验结果基本一致。

基于最大拉应变理论的岩石损伤机理

以岩石内部微元体为研究对象,研究了在宏观应力作用下微元体的应力分布特点.将微元体应力的分布按正态分布考虑,结合最大拉应变强度准则,提出岩石微元体破坏的控制条件是最大拉应变.据此建立了微元体的三种破坏方式,研究了不同破坏方式对岩石承载能力的影响,推导出各破坏方式发生的条件及概率,并将微元体的三种破坏与三个方向的损伤因子联系起来,实现了细观与宏观的结合.在此基础上,建立了考虑各向损伤异性的岩石损伤本构模型,推导了参数的求解方法.最后对该模型的合理性进行了验证,发现利用该模型能够很好地解释不同应力条件下岩石的破坏方式以及围压对岩石峰值强度和残余强度的影响规律.

低温推进剂复合材料贮箱基体开裂预测方法

基于六边形单胞模型,构建了宏细观结构力学响应场间的关联矩阵,建立了低温推进剂复合材料贮箱结构的宏细观一体化分析方法,采用工程常用的能够预测不同失效模式的宏细观强度准则,对机械和温度载荷下复合材料层合板的基体开裂进行预测。结果表明:在机械载荷下,与试验数据相比,宏观Hashin准则、改进的宏观Tsai-Wu准则、细观最大应力准则和细观Hashin准则均具有良好的预测精度。但在温度载荷下,由于考虑了组分材料间热力学性能的不匹配,使用细观强度准则与宏观强度准则预测的结果相比具有一定差异。通过对不同载荷情况下基体开裂预测结果的分析,提出了采用细观最大应力准则作为基体开裂判据,同时结合考虑组分材料热力学性能差异影响的宏细观一体化分析方法,可以有效地对低温推进剂复合材料贮箱结构的基体开裂进行预测。

岩石统计损伤本构模型及其相关参数确定的研究

本文基于Mohr- Coulomb准则,建立了反映岩石破裂全过程的损伤软化统计本构模型及其参数的确定方法,探讨了模型参数与岩石软化变形曲线特征参量的理论关系。通过算例验证了该模型的合理性及实用性。

循环加卸载作用下的岩石损伤本构模型

为了研究循环加卸载作用下岩石的力学特性和应力应变关系,以砂岩为研究对象进行循环加卸载试验。基于岩石微元强度服从Weibull分布和岩石破坏服从最大正应力理论的特点建立岩石损伤本构模型;引进线性拟合的方法确定模型参数值,从而验证本构模型的合理性,并对参数进行敏感性分析;通过循环加卸载应力应变曲线的特点,分析砂岩的力学特征。研究表明,砂岩是弹塑性材料,在每阶段均有弹性变形和塑性变形;砂岩残余应变逐渐累积,滞回环面积、变形模量逐渐增大;基于最大正应力理论的岩石损伤本构模型能准确反映砂岩在循环荷载作用下的应力应变关系;本构模型参数具有明确的物理意义。

岩石变形破坏全过程的概率损伤方法研究

从岩石内部裂隙、空洞和界面等缺陷的随机性分布特征出发,基于反映岩石内部缺陷的微元强度服从随机分布的概念,并基于Drucker Prager岩石破坏准则,提出了岩石微元强度的表示方法.利用岩石微元强度服从Weibull与正态分布的特性,分别建立了反映岩石变形破坏全过程的损伤概率本构模型,试验结果表明所提出的两种模型均具有明显的合理性与优越性.图1,参10.