岩石非线性蠕变损伤模型研究

对岩石蠕变3个阶段各自的力学状态特征进行分析,认为岩石处于衰减和稳态蠕变阶段时存在非线性硬化现象,此时可以认为岩石内部不产生损伤或者是损伤程度十分微小可以忽略不计;当岩石处于加速蠕变阶段时,岩石内部的损伤不断产生并加剧,呈现出较为明显的非线性特征;将一个非线性硬化函数和损伤演化方程引入到Maxwell蠕变模型中去,使其可以较好地描述蠕变的3个阶段.对向家坝水电站右岸地下厂房工程区的砂岩进行了三轴蠕变力学试验,依据典型的岩石全程蠕变试验曲线数据,对所提出的岩石非线性蠕变损伤模型进行了辨识,辨识的蠕变模型和试验结果具有较好的一致性.     

含水泥岩蠕变损伤特性试验研究

采用流变损伤力学理论分析与试验研究相结合的方法研究泥岩的力学特性,通过建立煤矿采动过程中泥岩蠕变损伤演化方程,根据泥岩的蠕变损伤试验分析不同含水量的泥岩的蠕变变化规律及影响因素。结果表明,泥岩的蠕变过程是硬化与软化相互作用的过程,在外力扰动作用下会发生能量耗散现象,削弱了泥岩的承载能力;在保持围压不变的条件下,随着含水量的增加,泥岩内部的黏土矿物吸水后强度和黏聚力迅速降低,表现出强烈的流变特性,其蠕变挤压应力和蠕变应变也随之增加;随着加载时间的增加,不同浸泡时间的泥岩峰值蠕变挤压应力和峰值蠕变应变有趋向一致的趋势;在相同含水量的条件下,随着围压的增加泥岩的蠕变应变挤压应力也呈现出递增的趋势。     

岩石非线性蠕变模型

在西原模型的基础上,研究建立了一种新的岩石非线性蠕变模型.首先,在分析岩石宏、细观蠕变过程的基础上,提出了蠕变参数变化率概念;以此为基础,统一建立了等速蠕变和加速蠕变阶段的岩石蠕变参数变化公式.然后,利用该非线性蠕变参数以及根据岩石的屈服软化过程,以西原模型为基础,建立了岩石的非线性弹-粘弹-粘塑性蠕变模型.最后,将单轴压缩蠕变试验结果与数值计算结果对比,验证了模型对于描述岩石全过程蠕变变形破坏的正确性.     

岩石三维非线性黏弹塑性损伤蠕变模型研究

为了准确描述岩石蠕变曲线的各阶段特征,将Kelvin模型中黏壶元件的黏滞系数定义为与时间相关的函数,并根据蠕变损伤理论构建了一个考虑蠕变参数随时间劣化的损伤黏弹塑性体,进而将弹性体、非线性Kelvin体、黏性体和损伤黏弹塑性体进行串联,提出了可以描述岩石蠕变全过程的非线性黏弹塑性损伤蠕变模型,并合理推导了该模型在恒应力情况下的一维和三维蠕变方程。最后,根据相关蠕变试验数据进行参数识别来验证损伤蠕变模型的有效性,对比分析理论模型和试验数据的相关性,结果表明该模型能很好地描述岩石蠕变全过程,且相关系数均在0.92以上。     

基于三轴蠕变试验砂岩非线性蠕变模型研究

针对观音堂煤矿2506工作面顶板坚硬砂岩三轴蠕变试验结果,引入能反映蠕变加速阶段的多项式元件,通过其与鲍埃丁模型串联,建立了新的坚硬砂岩非线性黏弹塑性蠕变模型,它能用统一数学表达式描述轴向、横向蠕变全过程。利用砂岩15 MPa围压下轴向分级加载蠕变试验数据,对建立的蠕变模型进行参数反演,获得了该模型蠕变参数。通过对砂岩三轴蠕变试验曲线拟合,验证了本文提出非线性蠕变模型的正确性及合理性。     

耐热钢蠕变损伤力学模型研究

在理论推证和试验的基础上,建立了一种崭新的蠕变损伤强度理论,引入了一个新的强度指标,即材料的极限有效损伤应力强度。实验证明它较之传统强度理论中的屈服极限或强度极限更具有合理性,实验测定结果的稳定性更好。因此,依据该强度理论,可对发生蠕变损伤的耐热钢构件或耐热钢结构的有效使用寿命,作出更加合理的估计。     

火电厂耐热钢的非线性局部化蠕变损伤研究

针对火电厂中蒸汽管道与汽包一类承压部件常用耐热钢材，在经历长时间高温高压作用后，处于蠕应变Ⅲ阶段过程时，发生非线性局部化（大变形）蠕变损伤问题，给出损伤本构描述，提出非线性局部化蠕变损伤本构模型及其数值变分原理与有限元离散化形式，从而形成另一种弹塑性蠕变损伤理论与数值变分新方法。     

炉管蠕变损伤的随机计算模型

炉管服役寿命的预测问题一直受到人们关注。由于蠕变问题的随机性研究较困难,过去的研究主要集中在确定性为损伤问题上,本文提出了新的蠕变损伤随机计算模型。通过Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法与蠕变损伤随机计算模型结果的比较,验证了蠕变损伤随机计算模型的正确,蠕变损伤随机性的描述为今后炉管蠕变损伤可靠性的评估奠定了基础。     

软岩黏弹塑性流变特性及非线性蠕变模型

采用分级增量循环加卸载方式,对金川有色金属公司Ⅲ矿区软弱矿岩进行流变试验,探讨了软弱矿岩的黏弹塑性变形特性.建立了软岩的非线性蠕变模型.结果表明:分级增量循环加卸载下软岩有明显的瞬时应变硬化趋势,软弱矿岩JC1099试件的黏弹性应变分量与黏塑性应变分量之比为3.15～6.58,随应力水平的增加蠕应变中黏塑性应变占的份量总体上有增加走势;在低应力水平下,蠕变变形趋于稳定状态,在高应力水平下,软岩蠕变往往表现出加速蠕变特性.建立的非线性蠕变模型可以用统一的蠕变方程来描述软岩蠕变的3阶段,将该模型应用于金川Ⅲ矿区矿岩蠕变试验,蠕变试验曲线与理论曲线较为吻合.     

蠕变参数劣化的时效性及变参数蠕变模型

为研究深部岩石在复杂条件下的蠕变特性,采用MTS812.02试验机对岩石进行三轴蠕变试验.在分析蠕变曲线特征的基础上,结合岩石流变力学和损伤理论,将黏弹塑性损伤元件引入蠕变模型,提出确定蠕变参数的方法,实现对岩石蠕变曲线全过程的描述.结果表明:黏弹塑性损伤元件为描述岩石蠕变曲线全过程提供了一个新思路;改进的模型可考虑过...     

岩石分数阶蠕变损伤本构模型研究

红层边坡蠕滑现象显著,岩石具有较强的蠕变特性。为了反映岩石蠕变全过程,基于岩石蠕变的阶段特征,通过弹性体、基于分数阶微积分的软体元件和黏塑性体来分别描述岩石蠕变的弹性应变、黏弹性应变和黏塑性应变。将损伤变量加入弹性体,引入SN元件改进分数阶软体元件,综合改进后的考虑时效损伤的弹性体和基于分数阶微积分的非定常黏滞体和黏塑性体,构建新的三元件蠕变损伤本构模型。采用RLW-2000三轴流变试验系统开展红层泥岩三轴压缩蠕变试验,再引用相关文献中盐岩和红砂岩典型蠕变数据,通过三种岩石蠕变曲线对该模型进行验证,证明所建模型的合理性和适用性。     

基于连续损伤力学理论的陶瓷材料蠕变寿命预测模型

基于连续介质损伤理论,在Mises增量本构关系中引入了拉压蠕变变形不对称因子,从耦合演化方程推出了稳态蠕变状态下陶瓷材料为的临界累积应变失效准则和修正型的M－G蠕变寿命表达式,并用蠕变实验数据对寿命模型进行了验证。     

Dynamic Damage Model of Brittle Rock and Its Application

On the basis of shock-induced experiments and the ultrasonic tests of the damaged rocks, the damage evolution relation between the attenuation coefficient of sound wave and the damage dissipated energy is de-scribed. Based on the TCK and RDA models, a damage model which connects the shock compression and tensile damage is established. And then the damage model is implemented in LS-DYNA3D dynamic nonlinear program.Numerical simulation of deep-hole blasting of groove is studied by use of the damage model proposed. The rock damage evolution process and the distributing rules of stress field under the explosion load are described well fair-ly, which provides the theory basis for the engineering blasting design.     

非饱和滑带土非线性Burgers蠕变模型

基于非线性流变力学理论,建立了非饱和滑带土非线性Burgers蠕变模型。模型中不仅考虑滑带土非饱和特性-基质吸力对土蠕变特性的影响,同时考虑了与时间、应力状态有关的非线性黏滞体的流变特性,由非线性黏滞体替换Burgers模型中的线性黏滞体。对非饱和滑带土开展三轴蠕变试验,并对试验结果采用最小二乘法曲线拟合,获得了不同基质吸力下的蠕变参数,并将试验结果与Burgers模型拟合曲线以及提出的非线性Burgers模型拟合曲线进行对比。结果表明,采用非线性Burgers模型能很好地拟合试验结果,且与试验曲线的吻合程度、相关系数明显高于线性Burgers模型。     

双标量描述下土的弹性非线性损伤模型

根据土的变形特点,采用双标量描述土的各向同性弹性损伤,将土看成是由两种材料组成的复合体,一种材料的柔度矩阵仅与土的弹性模量有关,而另一种材料的柔度矩阵仅与土的剪切模量有关。分别定义各自的损伤变量,并根据等效应力原理建立各自的损伤本构方程,最后通过合成获得了土的弹性非线性损伤本构方程,并根据土的三轴试验结果确定损伤演化方程,在此基础上建立了一个土的弹性非线性各向同性损伤模型。将其运用到地基沉降计算中,与实测结果进行比较,验证了本模型的正确性。     

水环境中高水速凝材料蠕变特性及其流变模型

为了研究高水速凝材料作为采空区充填体是否具有长期、有效控制上覆岩层移动变形的能力,对高水速凝材料进行了瞬时物理力学试验和微观扫描分析,及利用重力连续加载方式进行了干燥和水环境中的蠕变试验,根据蠕变试验曲线进行了高水速凝材料的流变模型辨识和参数反演。结果表明：高水速凝材料在空气环境中容易丧失强度,水环境条件工作更利于提高其自身结构和承载力的稳定性;高水速凝材料的长期蠕变稳定性取决于荷载水平是否达到其材料的长期屈服强度;Burgers流变模型能更好地描述水环境中高水速凝材料这种“类”软岩的蠕变特性。