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考虑时效损伤的炭质泥页岩分数阶蠕变模型研究
1
作者 徐心语 胡斌 +2 位作者 董承旺 张红军 李海英 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期141-152,共12页
为探究边坡失稳的内在致灾机理,针对软弱夹层这一重要影响因素进行研究。以炭质泥页岩软弱夹层为主要研究对象,进行炭质泥页岩的分级剪切蠕变试验,揭示其蠕变规律,确定了其不同法向应力水平下的长期强度。通过对传统Maxwell体进行改进,... 为探究边坡失稳的内在致灾机理,针对软弱夹层这一重要影响因素进行研究。以炭质泥页岩软弱夹层为主要研究对象,进行炭质泥页岩的分级剪切蠕变试验,揭示其蠕变规律,确定了其不同法向应力水平下的长期强度。通过对传统Maxwell体进行改进,将传统黏性元件替换为分数阶元件,引入考虑时效损伤的黏塑性体,建立考虑时效损伤的炭质泥页岩分数阶蠕变模型;基于1stOpt软件中的优化Levenberg-Marquardt法对炭质泥页岩试验蠕变曲线进行拟合,对模型的准确性进行了验证,并对模型进行参数敏感性分析。研究结果表明:与传统西原模型相比,改进的模型对试验数据有更好的拟合度,能够完整表征炭质泥页岩的减速、等速和加速蠕变阶段,尤其与加速蠕变阶段蠕变曲线的表征高度吻合;蠕变曲线变化由参数γ、A、v控制,材料参数A、v反映了炭质泥页岩的物理力学强度。研究结果可为含炭质泥页岩软弱夹层的边坡稳定性分析提供一定的参考。 展开更多
关键词 边坡失稳 分数元件模型 时效损伤 蠕变损伤模型 1stOpt 敏感性分析
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变质砂岩分数阶蠕变损伤模型研究
2
作者 王洋 荣传新 +2 位作者 王镇森 李延喆 安刚建 《金属矿山》 北大核心 2025年第6期63-71,共9页
为了解决高地应力条件下隧道开挖围岩蠕变的非线性特性问题,以变质砂岩为研究对象,针对加轴压分级卸围压和加轴压恒围压2种不同加载方式进行三轴蠕变试验,研究变质砂岩的蠕变性质。结果表明,变质砂岩的蠕变行为表现出明显的非线性特征,... 为了解决高地应力条件下隧道开挖围岩蠕变的非线性特性问题,以变质砂岩为研究对象,针对加轴压分级卸围压和加轴压恒围压2种不同加载方式进行三轴蠕变试验,研究变质砂岩的蠕变性质。结果表明,变质砂岩的蠕变行为表现出明显的非线性特征,传统的线性模型难以准确描述其变形规律,尤其是在加速蠕变阶段。为此,假设黏性系数随时间的变化符合幂函数规律,提出了一种改进的分数阶非线性黏性模型;基于Kachanvo损伤变量理论,引入损伤因子,提出了改进的非线性损伤黏弹塑性体,建立了非线性损伤蠕变模型。该模型是由改进的Maxwell模型以及改进的非线性损伤黏弹塑性体依次串联而成,在稳定蠕变阶段有4个参数,在不稳定蠕变阶段有7个参数。经过与试验数据对比,所建立的非线性蠕变损伤模型与试验曲线的拟合度普遍较高,特别是在加速蠕变阶段,模型的预测效果显著优于传统模型。研究成果为高地应力条件下隧道围岩的稳定性分析和工程设计提供了理论依据,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 分数 质砂岩 蠕变损伤 加速蠕变 蠕变试验
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考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变模型
3
作者 赵越 牛心玉 蒋苏 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第4期1213-1224,共12页
目前多数本构模型难以同时反映软岩和硬岩蠕变行为,适用范围有限。为构建适用范围更广的岩石蠕变模型,以广义Kelvin-Voigt模型为基础,引入分数阶微积分算子理论和损伤力学理论,构建新的考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变模型,并拓展至三维... 目前多数本构模型难以同时反映软岩和硬岩蠕变行为,适用范围有限。为构建适用范围更广的岩石蠕变模型,以广义Kelvin-Voigt模型为基础,引入分数阶微积分算子理论和损伤力学理论,构建新的考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变模型,并拓展至三维应力空间。模型验证分析发现:1)分别以新建一维、三维模型对大理岩单轴、砂岩三轴压缩蠕变试验进行模拟,平均R^(2)(拟合优度)分别为0.994 4和0.994 2,证明了新建模型的可行性;2)同时采用新建模型和相关文献中分数阶蠕变模型对砂岩三轴蠕变数据进行模拟,得到平均R2分别为0.994 2和0.992 7,新建模型平均R2高出0.001 5;3)对花岗岩、板岩、泥岩和全风化花岗岩这四种硬度的岩石三轴压缩蠕变试验数据进行模拟,平均R2达0.989 9,证明新建模型具有一定适用性。 展开更多
关键词 时效损伤 岩石 分数 蠕变 敏感性
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卸围压下弱胶结软岩分数阶蠕变损伤本构模型 被引量:2
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作者 刘家顺 周妮 +2 位作者 左建平 郑智勇 金佳旭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2937-2948,共12页
为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结... 为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结软岩长期强度和含水率的数学指数函数关系。基于蠕变速率曲线特征提出了一种确定衰减蠕变与等速蠕变分界点t_1和等速蠕变与加速蠕变分界点t_2的新方法。引入Riemann-Liouville分数阶积分算子和负时间指数损伤演化变量,定义了非线性损伤Abel黏壶,建立了一个包括弹性元件、黏弹性损伤元件、黏性元件和非线性黏塑性损伤元件的六元件分数阶蠕变损伤本构模型。基于试验结果,采用Trust-Region算法进行了模型参数识别和敏感性分析。结果表明,所建立的模型具有物理意义明确、与试验值吻合度较高等特点,可较为准确地反映开挖卸荷条件下弱胶结软岩蠕变损伤特性,对保障地下工程长期稳定性具有重要的意义。 展开更多
关键词 弱胶结软岩 卸围压 分数积分 蠕变损伤本构模型 长期强度
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深部硬脆性岩石分数阶蠕变损伤模型研究 被引量:1
5
作者 邵珠山 朱意明 +3 位作者 陈浩哲 韩邹红 黄新彩 张媛媛 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期853-860,共8页
硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏,因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比,以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响,提出一种改进的分数阶非线性黏滞体,以描述... 硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏,因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比,以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响,提出一种改进的分数阶非线性黏滞体,以描述衰减和稳定蠕变阶段的黏弹性特征;根据连续损伤力学理论,引入损伤因子,建立了考虑时效损伤的分数阶非线性损伤黏塑性体,以描述加速蠕变阶段的力学行为。将胡克体、改进分数阶非线性黏滞体和分数阶非线性损伤黏塑性体串联,建立一个硬脆性岩石非线性蠕变损伤模型,并验证其合理性,试验曲线与模型理论曲线吻合良好,说明该模型能较好描述硬脆性岩石蠕变全过程。对模型参数进行敏感性分析,讨论其对蠕变行为的影响,结果表明相关参数对准确描述硬脆性岩石的蠕变特征有重要作用。 展开更多
关键词 蠕变模型 硬脆性岩石 分数微积分 时效损伤
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基于分数阶积分的软弱夹层蠕变损伤模型研究 被引量:10
6
作者 曹建军 胡斌 +1 位作者 王泽祺 李京 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期454-464,476,共12页
软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规... 软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规律,并采用稳态蠕变速率法确定了软弱夹层的长期强度。基于Riemann-Liouville分数阶积分理论及统计损伤理论对传统西原模型进行了改进,利用自适应差分进化算法结合软弱夹层剪切蠕变试验曲线验证了模型的准确性,并进行了参数敏感性分析。研究表明,改进后的模型可以完整地描述软弱夹层蠕变的3个阶段;蠕变曲线的变化由微分阶次γ、形状参数m及比例参数F0共同控制;m反映软弱夹层的脆性特征,F0则表征软弱夹层的物理力学强度。该研究结果可为含软弱夹层边坡的防灾监控与稳定性分析提供理论依据。 展开更多
关键词 软弱夹层 分数积分 蠕变模型 参数辨识 敏感性分析
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砂岩单轴压缩黏弹塑性分数阶蠕变模型研究 被引量:2
7
作者 何峰 杨松 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1299-1305,共7页
为建立参数少、计算简便、蠕变过程描述准确的蠕变模型,基于岩石力学及分数阶理论,引入分数阶软体元件,将其与弹性、塑性、黏性元件相结合,得到了创新的黏弹塑性蠕变模型,推导蠕变模型的本构方程,并对砂岩单轴压缩蠕变试验数据进行参数... 为建立参数少、计算简便、蠕变过程描述准确的蠕变模型,基于岩石力学及分数阶理论,引入分数阶软体元件,将其与弹性、塑性、黏性元件相结合,得到了创新的黏弹塑性蠕变模型,推导蠕变模型的本构方程,并对砂岩单轴压缩蠕变试验数据进行参数辨识、曲线拟合和对比分析,进而对蠕变模型进行验证。结果表明:引入的分数阶软体元件应变随时间呈幂函数趋势增长,可表征非线性蠕变阶段,详细地分析了弹性元件、塑性元件、黏性元件及分数阶软体元件在蠕变过程中不同阶段发挥的作用;推导得到模型在ε·(t→∞)=0(σ<σ_(s))、ε·(t→∞)>0(σ<σ_(s))、ε·(t→∞)>0(σ≥σ_(s))情况下的本构方程,以及计算简便的参数辨识方法,试验数据拟合曲线的拟合度均在0.9以上,验证了蠕变模型的合理性和科学性;所建立的六参数黏弹塑性分数阶模型能全面地描述蠕变的整个过程,并且与其他模型对比模型参数更少、计算量更小。 展开更多
关键词 分数理论 蠕变模型 参数辨识 非线性拟合
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红层泥岩填料蠕变特性及分数阶五元件非线性蠕变模型研究 被引量:1
8
作者 余云燕 杜乾中 +2 位作者 罗崇亮 丁小刚 李永鹏 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1654-1664,共11页
为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积... 为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积分,构建适用于甘肃红层泥岩填料的分数阶五元件非线性蠕变模型,并对模型参数进行辨识和分析。研究结果表明:甘肃红层泥岩填料存在明显的蠕变特性,呈非线性衰减蠕变,随含水率与偏应力水平增大,蠕变变形明显增大;应力-应变等时曲线呈现出非线性特征,存在明显拐点,甘肃红层泥岩填料的长期强度为瞬时强度的0.6~0.8;所构建的模型可以准确地描述甘肃红层泥岩填料的蠕变特性,对试验结果的拟合效果明显比Burgers和Merchant模型拟合效果好。 展开更多
关键词 红层泥岩填料 三轴CU蠕变试验 蠕变特性 分数微积分 非线性蠕变模型
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基于等效黏弹性的变阶分数阶岩石损伤蠕变模型 被引量:20
9
作者 李德建 刘校麟 韩超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3831-3839,共9页
基于分数阶Zener模型与时变黏性Zener模型之间的等效黏弹性,突出弛豫时间在岩石流变黏弹性演变过程中的重要性。当弛豫时间趋近于无穷大,蠕变过程中的黏性演变等同于松弛过程中的黏性演变,并且建立了与弛豫时间相关的损伤因子,解释了损... 基于分数阶Zener模型与时变黏性Zener模型之间的等效黏弹性,突出弛豫时间在岩石流变黏弹性演变过程中的重要性。当弛豫时间趋近于无穷大,蠕变过程中的黏性演变等同于松弛过程中的黏性演变,并且建立了与弛豫时间相关的损伤因子,解释了损伤因子在岩石流变变形过程的物理意义。利用弛豫时间建立分数阶变阶函数,依此构造变阶分数阶损伤蠕变模型,并且将模型推广到三向应力状态,给出三向应力状态下变阶分数阶损伤蠕变模型。最后基于砂岩的三轴蠕变试验数据,验证了三轴状态下变阶分数阶损伤蠕变模型的可应用性和合理性,试验数据与模型拟合曲线吻合度较高,可以较好地描述蠕变全过程力学行为。模型拟合参数的有效性得到分析和验证,增加了模型在其他复杂应力环境下的可应用性。 展开更多
关键词 岩石流 等效黏弹性 弛豫时间 损伤 变阶分数阶损伤蠕变模型
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变系数分数阶扩散模型在多孔介质中的应用
10
作者 颜琪 鲁祯昊 +4 位作者 王虹静 范文萍 马铭伟 牛雅楠 王梁俊豪 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第1期84-91,共8页
针对多孔介质中的反常扩散行为,提出了利用变系数的时间分数阶扩散模型模拟煤炭介质中甲烷的反常扩散现象.将常系数时间分数阶分形扩散模型推广至变系数情形,并建立了变系数分数阶模型的非均匀网格数值求解格式;在模型数值解的基础上,... 针对多孔介质中的反常扩散行为,提出了利用变系数的时间分数阶扩散模型模拟煤炭介质中甲烷的反常扩散现象.将常系数时间分数阶分形扩散模型推广至变系数情形,并建立了变系数分数阶模型的非均匀网格数值求解格式;在模型数值解的基础上,基于实验测量数据,提出了高效的布谷鸟搜索算法,同时估计了模型中的多个重要参数.最后通过数值实验,验证了变系数分数阶扩散模型及布谷鸟算法在研究多孔介质中反常扩散现象正反问题中的有效性. 展开更多
关键词 系数分数扩散模型 数值格式 多参数识别 布谷鸟算法
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岩石分数阶黏弹塑性损伤蠕变模型研究
11
作者 虎积元 盛冬发 +2 位作者 陈泰聪 李子恒 俞红全 《人民长江》 北大核心 2024年第11期237-243,共7页
为了准确描述岩石蠕变变形破坏的全过程特征,基于分数阶微积分理论,提出了一种用于描述岩石初始非线性衰减蠕变阶段蠕变变形特征的非定常Abel黏壶;进而根据连续损伤力学理论,建立了考虑蠕变损伤的分数阶非线性损伤黏塑性体,以描述加速... 为了准确描述岩石蠕变变形破坏的全过程特征,基于分数阶微积分理论,提出了一种用于描述岩石初始非线性衰减蠕变阶段蠕变变形特征的非定常Abel黏壶;进而根据连续损伤力学理论,建立了考虑蠕变损伤的分数阶非线性损伤黏塑性体,以描述加速蠕变阶段的蠕变力学行为。将非定常Abel黏壶和分数阶非线性损伤黏塑性体与胡克体、黏性体进行串联,建立了一种新的岩石分数阶黏弹塑性损伤蠕变模型,并结合广义胡克定律及Perzyna黏塑性理论推导出三维应力状态下的蠕变方程。最后,利用相关蠕变试验数据反演拟合,对比分析试验数据与模型曲线的相关性。结果表明:由该模型导出的蠕变方程不仅可以准确描述岩石在低应力水平下稳态蠕变阶段的非线特征,而且能够反映岩石在高应力状态下的加速蠕变特征,相关系数均在0.96以上,实现了对岩石蠕变过程3阶段的模拟。 展开更多
关键词 岩石蠕变 分数微积分 蠕变损伤 黏弹塑性
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基于分数阶理论的软泥岩一维次固结蠕变模型 被引量:2
12
作者 任思远 倪万魁 +2 位作者 陈军廷 拓文鑫 杨珍珍 《吉林大学学报(地球科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期242-252,共11页
工程中因岩石蠕变而诱发的灾害屡见不鲜,其中的软岩蠕变在实际工程中也较为常见。为探讨软岩蠕变特性,并准确预测软岩蠕变变形,本研究首先对宁夏固原市隆德县的软泥岩进行了一维次固结蠕变试验,分析了一维次固结蠕变试验下软泥岩的蠕变... 工程中因岩石蠕变而诱发的灾害屡见不鲜,其中的软岩蠕变在实际工程中也较为常见。为探讨软岩蠕变特性,并准确预测软岩蠕变变形,本研究首先对宁夏固原市隆德县的软泥岩进行了一维次固结蠕变试验,分析了一维次固结蠕变试验下软泥岩的蠕变特性;然后引入了分数阶理论的概念,推演能够描述非线性蠕变特征的分数阶Burgers模型本构方程;最后利用Matlab中lsqcurvefit算法对软泥岩一维次固结蠕变试验数据进行数值求解,分析了分数阶阶数对软泥岩一维次固结蠕变曲线的影响。蠕变试验表明:软泥岩蠕变机制符合固结蠕变中瞬时变形、固结变形、稳定变形三阶段,并呈明显的非线性特征,且原状、重塑试样在固结过程中均产生了较大程度的次固结蠕变,最大变形量可占总变形量的59%。数值模拟结果表明:分数阶Burgers模型能够更好地描述次固结蠕变的非线性特征;模型分数阶阶数γ有较强的敏感性,能够反映拟合曲线的弹性阶段及之后的非线性黏弹性阶段,而分数阶阶数β敏感性较差,仅能对黏弹性阶段的蠕变趋势做出细微反应。 展开更多
关键词 软泥岩 分数理论 岩石蠕变 BURGERS模型 宁夏固原市
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冻结黏土分数阶损伤蠕变模型参数确定及验证 被引量:8
13
作者 姚兆明 蹇膨远 郭梦圆 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第31期13507-13514,共8页
为表达介于理想固体和理想流体之间的人工冻土蠕变特性,常用弹簧元件、黏壶元件与滑块元件间的复杂组合来实现。基于分数阶导数理论则可用较简单的模型来表达人工冻土蠕变性质。分析山西某矿井井筒检查孔黏土不同冻结温度下的单轴抗压... 为表达介于理想固体和理想流体之间的人工冻土蠕变特性,常用弹簧元件、黏壶元件与滑块元件间的复杂组合来实现。基于分数阶导数理论则可用较简单的模型来表达人工冻土蠕变性质。分析山西某矿井井筒检查孔黏土不同冻结温度下的单轴抗压、蠕变试验曲线,得到温度对冻结黏土单轴抗压应力应变及蠕变特性的影响规律。在Singh-Mitchell模型的基础上,引入分数阶导数理论,建立受冻结温度、加载等级影响的分数阶冻土蠕变模型。通过分析蠕变与时间取对数的拟合曲线发现两者具有线性关系,进而得出与温度有关的模型参数。鉴于建立的分数阶冻土蠕变模型不能反映冻土蠕变加速阶段,将损伤因子引入建立的分数阶蠕变模型,建立人工冻土分数阶损伤蠕变模型。对比分析分数阶蠕变模型计算值与试验值,表明该模型能够很好地反映人工冻结黏土在稳定蠕变阶段、加速蠕变阶段变形发展特点。建立的Singh-Mitchell分数阶蠕变模型参数少、易于确定且有一定的物理意义,便于工程应用。 展开更多
关键词 冻结黏土 蠕变试验 分数导数 WEIBULL分布 Singh-Mitchell模型
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考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变本构模型 被引量:3
14
作者 苏艳军 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2022年第3期92-97,103,共7页
为准确描述岩石蠕变变形破坏全过程,引入连续损伤和分数阶微积分理论建立全面、简练的蠕变本构模型。首先基于弹性模量随时间衰减规律,根据能量损伤的方式定义损伤变量,构建考虑时效损伤的弹性体,并验证该损伤演化方式的可行性。采用Rie... 为准确描述岩石蠕变变形破坏全过程,引入连续损伤和分数阶微积分理论建立全面、简练的蠕变本构模型。首先基于弹性模量随时间衰减规律,根据能量损伤的方式定义损伤变量,构建考虑时效损伤的弹性体,并验证该损伤演化方式的可行性。采用Riemann-Liouville型分数阶微积分算子理论,构建具有非线性特征的分数阶软体元件,利用该软体元件作为分数阶黏滞体描述岩石黏弹性应变,在该软体元件的基础上进行损伤演化,得到考虑时效损伤的分数阶黏塑性体。联合分数阶黏滞体、考虑时效损伤的弹性体和分数阶黏塑性体,建立一个新的考虑时效损伤的分数阶蠕变本构模型。给出参数解析方法,利用泥质板岩蠕变数据验证模型合理性和优越性。分析损伤发展过程,判断模型参数敏感度,并通过红砂岩、千枚岩单轴压缩各向异性蠕变特性试验研究蠕变试验数据验证模型适用性。研究成果为岩石蠕变全过程辨识及岩体工程长期稳定性研究提供一定参考。 展开更多
关键词 岩石 分数 蠕变 时效损伤 本构模型
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基于分数阶Zener模型的VTI黏弹性介质频变Q效应数值模拟
15
作者 张亚兵 刘洋 陈同俊 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3510-3526,共17页
黏弹性是地球介质的基本属性.地震波在黏弹性介质中传播会发生振幅衰减和速度频散,导致能量和走时出现变化,影响地震资料的准确成像及解释.因此,研究地震波在黏弹性介质中的传播规律具有重要意义.当前,主要利用常Q(不随频率变化)模型(C... 黏弹性是地球介质的基本属性.地震波在黏弹性介质中传播会发生振幅衰减和速度频散,导致能量和走时出现变化,影响地震资料的准确成像及解释.因此,研究地震波在黏弹性介质中的传播规律具有重要意义.当前,主要利用常Q(不随频率变化)模型(CQM)表征地震波在地球介质中的传播规律,与高温、高压或含流体介质中观测到的Q随频率变化规律不符.基于分数阶Zener模型(FZM),通过改变分数阶大小,本文研究了Q的频变特性随分数阶的变化规律.考虑速度和Q各向异性,推导了VTI介质的FZM黏弹性波方程,提出了VTI介质的频变Q效应数值模拟方法.数值算例表明:当Q随频率变化较小时,FZM与CQM方法的结果相似;当Q随频率变化剧烈时,FZM与CQM方法的模拟结果差异较大. 展开更多
关键词 分数Zener模型 黏弹性波 Q VTI介质 数值模拟
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基于分数阶微积分的岩石蠕变损伤本构模型 被引量:3
16
作者 刘峻松 黄海峰 +2 位作者 黄敏 杨豪 蓝康文 《人民长江》 北大核心 2018年第7期81-85,共5页
为了反映岩石蠕变特性,采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行砂岩三轴压缩蠕变试验,基于岩石蠕变的阶段特征,提出通过弹性体、基于分数阶微积分的软体元件和黏塑性体分别描述岩石蠕变的弹性应变、黏弹性应变和黏塑性应变。依据连续损伤... 为了反映岩石蠕变特性,采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行砂岩三轴压缩蠕变试验,基于岩石蠕变的阶段特征,提出通过弹性体、基于分数阶微积分的软体元件和黏塑性体分别描述岩石蠕变的弹性应变、黏弹性应变和黏塑性应变。依据连续损伤理论对弹性体和分数阶黏塑性体进行改进,通过SN元件改进分数阶软体。利用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非定常黏塑性体,构建了新的三元件蠕变损伤本构模型,并用遗传算法得到了模型参数。对比试验曲线和模型拟合曲线,表明所建模型具有合理性和适用性,可为红层边坡流变特性的研究提供一定参考。 展开更多
关键词 分数微积分 岩石蠕变 损伤 本构模型 SN元件
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滑带土分数阶损伤蠕变本构模型研究 被引量:2
17
作者 关顺 王来贵 孙闯 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第1期52-57,共6页
为研究滑坡滑带土的蠕变特性,采用ZLB-1型三联直剪蠕变仪对露天矿滑带土进行分级加载蠕变试验,并基于分数阶微积分及损伤力学理论建立了分数阶损伤蠕变本构模型.结果表明:在同一时刻,剪切蠕变变形随剪切载荷的增加而增大;当剪切载荷低... 为研究滑坡滑带土的蠕变特性,采用ZLB-1型三联直剪蠕变仪对露天矿滑带土进行分级加载蠕变试验,并基于分数阶微积分及损伤力学理论建立了分数阶损伤蠕变本构模型.结果表明:在同一时刻,剪切蠕变变形随剪切载荷的增加而增大;当剪切载荷低于长期强度时,试样发生衰减蠕变;当剪切载荷高于长期强度时,试样发生等速蠕变及加速蠕变;滑带土蠕变的非线性程度随时间增加而提高.所建立的分数阶损伤蠕变本构模型对滑带土试样蠕变曲线的拟合决定系数在0.951 6~0.999 1,拟合精度较高,对蠕变三阶段都能够进行很好的描述. 展开更多
关键词 滑带土 蠕变 损伤 本构模型 分数微积分 滑坡
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考虑塑性变形的分数阶岩石蠕变损伤模型研究 被引量:2
18
作者 周倩瑶 秦志军 +2 位作者 王伟 王豫宛 梅胜尧 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第5期53-58,共6页
目前较为经典的岩石蠕变模型元件都是线性的,虽然可以较好地模拟岩石蠕变的前两个阶段,但是却无法对岩石加速蠕变阶段进行模拟,且因为忽略了蠕变初期岩石压密产生的瞬时塑性变形,模型所反映出的瞬时变形小于真实值.本文引用了裂隙压密... 目前较为经典的岩石蠕变模型元件都是线性的,虽然可以较好地模拟岩石蠕变的前两个阶段,但是却无法对岩石加速蠕变阶段进行模拟,且因为忽略了蠕变初期岩石压密产生的瞬时塑性变形,模型所反映出的瞬时变形小于真实值.本文引用了裂隙压密体元件描述岩石蠕变过程中的瞬时塑性变形,通过使Riemman-Liouville分数阶微积分算子理论构建分数阶黏滞体元件,同时考虑到岩石加速蠕变阶段的岩石损伤对黏滞体的黏滞系数的影响,使得构建的分数阶黏滞体元件可以反映岩石加速蠕变阶段.将裂隙压密体和考虑损伤的分数阶黏滞体与经典的Poyting-Thomson模型进行串联组合组成新的模型,推导了新模型的蠕变方程,最后,将模型的蠕变方程与相关文献中的蠕变试验曲线进行拟合确定模型参数,同时将理论蠕变曲线与蠕变试验曲线进行对比分析,结果表明了本文所建模型的正确性. 展开更多
关键词 岩石蠕变 瞬时塑性 分数 岩石损伤
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考虑时效损伤的沥青混合料分数阶蠕变模型 被引量:1
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作者 温丛格 路晓明 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第5期564-571,共8页
为研究沥青混合料蠕变黏弹塑性力学行为,以Maxwell模型作为基础模型,采用分数阶微积分算子理论构建分数阶黏滞体,替代基础模型中的牛顿体;引入非线性黏滞阻尼器,与基础模型串联;定义损伤变量,依据Lemaitre等效应变原理进行损伤演化,得... 为研究沥青混合料蠕变黏弹塑性力学行为,以Maxwell模型作为基础模型,采用分数阶微积分算子理论构建分数阶黏滞体,替代基础模型中的牛顿体;引入非线性黏滞阻尼器,与基础模型串联;定义损伤变量,依据Lemaitre等效应变原理进行损伤演化,得到考虑时效损伤的沥青混合料分数阶蠕变模型。求解该模型参数,分析参数敏感性,并进行损伤演化。利用所建模型辨识沥青混合料蠕变数据,并与经验模型进行对比,验证所建模型的可行性和合理性。 展开更多
关键词 沥青混合料 时效损伤 蠕变 分数 黏滞阻尼器 损伤演化
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采用分数阶导数描述软黏土蠕变的模型 被引量:62
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作者 何利军 孔令伟 +2 位作者 吴文军 张先伟 蔡羽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期239-243,249,共6页
按遗传流变理论来推导软黏土的蠕变模型,提出了一种新的蠕变核函数形式的选取方法,即用修正Burgers模型的导数形式作为蠕变核函数,随着参数取值的不同,该经验模型能模拟蠕变发展到不同阶段的蠕变曲线,探讨了该模型能精确描述软黏土的蠕... 按遗传流变理论来推导软黏土的蠕变模型,提出了一种新的蠕变核函数形式的选取方法,即用修正Burgers模型的导数形式作为蠕变核函数,随着参数取值的不同,该经验模型能模拟蠕变发展到不同阶段的蠕变曲线,探讨了该模型能精确描述软黏土的蠕变变形的原因,模型具有参数少、物理意义明确,适用性强的特点,能有效地描述湛江软黏土的蠕变特性。该研究内容也是对分数阶微积分进行应用研究的一种新的尝试。 展开更多
关键词 遗传流理论 核函数 分数微积分 蠕变模型
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