岩盐弹塑性损伤耦合模型研究 被引量：15

1

作者 房敬年 周辉 +2 位作者 胡大伟 邵建富 梁玉雷 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期363-368,374,共7页

岩盐力学模型是进行能源岩盐储存工程稳定性分析的基础,而损伤和塑性机制并存且相互耦合是岩盐力学行为的基本特点。采用云应岩盐,进行了多组围压条件下的三轴压缩试验,分析了不同围压下岩盐的变形特征。在试验分析的基础上,提出了一种... 岩盐力学模型是进行能源岩盐储存工程稳定性分析的基础,而损伤和塑性机制并存且相互耦合是岩盐力学行为的基本特点。采用云应岩盐,进行了多组围压条件下的三轴压缩试验,分析了不同围压下岩盐的变形特征。在试验分析的基础上,提出了一种能够描述岩盐特性的弹塑性损伤耦合的模型,该模型描述了岩盐损伤的演化和塑性变形的耦合关系,并引入了一种非关联的塑性流动法则来描述岩盐从塑性体积压缩到膨胀的转化。采用该模型对在三轴压缩下的岩盐应力-应变关系进行了模拟分析,并与试验数据进行了对比,结果表明该模型能够较好地描述岩盐的主要力学和变形特性。 展开更多

关键词 岩盐 力学模型 弹塑性损伤耦合

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深部节理岩体塑性损伤耦合微面模型 被引量：3

2

作者 陈新 杨强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期672-683,共12页

采用微面模型理论和损伤力学方法,建立了节理岩体的弹塑性损伤耦合微面模型.在节理岩体的微面上,将岩体视为由节理面与岩石组成的二元介质,以节理连通率作为岩体沿该方向的面积损伤变量,考虑微面法向拉应力和压应力下的不同塑性变形和... 采用微面模型理论和损伤力学方法,建立了节理岩体的弹塑性损伤耦合微面模型.在节理岩体的微面上,将岩体视为由节理面与岩石组成的二元介质,以节理连通率作为岩体沿该方向的面积损伤变量,考虑微面法向拉应力和压应力下的不同塑性变形和损伤耦合作用机制,基于塑性理论建立了节理岩体的微面塑性损伤增量本构关系.采用微面物理量与宏观物理量的几何约束模型,根据微面方向积分导出了节理岩体的宏观弹塑性增量本构关系.编制了节理岩体微面模型的MARC有限元子程序,对节理岩体的单轴拉伸、压缩试验和泥浆压力作用下的井壁稳定问题进行了数值模拟研究.数值计算结果表明,该模型能很好地揭示载荷作用下节理岩体的各向异性非弹性变形和次生节理演化过程. 展开更多

关键词 深部岩体 节理连通率 微面模型 塑性损伤耦合 井壁稳定

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岩石弹塑性损伤耦合本构模型 被引量：4

3

作者 黄国明 黄润秋 《西安矿业学院学报》 CAS 北大核心 1996年第4期328-333,共6页

在不可逆热力学框架内，推导了岩石材料弹塑性损伤耦合的本构模型。

关键词 不可逆热力学 弹塑性损伤耦合 本构模型 岩石

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基于应变能的岩石黏弹塑性损伤耦合蠕变本构模型及应用 被引量：9

4

作者 姜鹏 潘鹏志 +2 位作者 赵善坤 吴振华 陈刚 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2967-2979,共13页

在Perzyna黏弹塑性理论的基础上,引入基于应变能理论的岩石细观单元强度损伤模型,同时考虑岩石蠕变过程中蠕变速率随时间变化的特性,构建了能描述岩石从初始蠕变、稳定蠕变到非线性加速蠕变整个蠕变过程的细观黏弹塑性损伤耦合蠕变本构... 在Perzyna黏弹塑性理论的基础上,引入基于应变能理论的岩石细观单元强度损伤模型,同时考虑岩石蠕变过程中蠕变速率随时间变化的特性,构建了能描述岩石从初始蠕变、稳定蠕变到非线性加速蠕变整个蠕变过程的细观黏弹塑性损伤耦合蠕变本构模型,并将该模型嵌入到三维弹塑性细胞自动机模拟系统(EPCA3D)中,通过实验数据验证该模型的正确性。应用该模型进行不同轴向应力、不同围压和不同均质度系数条件下的单、三轴压缩蠕变过程数值实验,结果表明:(1)轴向应力提高增加了蠕变速率,因此减少了蠕变失效时间;(2)围压和均质度系数的增加降低了蠕变速率并增加了蠕变失效时间,较好的再现了典型的实验现象。将该模型用于解释煤矿中"蠕变型"冲击地压的力学机理,较好的反映了煤矿巷道开挖后弹性应变能累积,围岩经历稳定蠕变和加速蠕变的损伤破坏过程,可为岩体工程的长期稳定性研究提供分析工具。 展开更多

关键词 岩石力学 应变能 黏弹塑性损伤耦合 蠕变 冲击地压

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岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅰ):模型建立及其数值求解程序 被引量：28

5

作者 王军祥 姜谙男 宋战平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期626-637,644,共13页

在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求... 在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求解。其次,以上述研究为基础根据岩石处于弹塑性状态时渗透系数动态演化公式,建立岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型,并给出三场耦合情况下的数值求解迭代方法。针对耦合模型中涉及参数较多且不易测定的问题,基于差异进化算法原理建立智能反分析方法,对耦合模型中的损伤参数进行反演。最后,利用C++语言编制相应的岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合程序和参数反演程序,利用所编程序进行以下计算:(1)对智能反分析程序的性能、正确性进行分析,对比不同差异策略、交叉因子、变异因子的反演精度和收敛速度。(2)分别采用弹性模型和弹塑性损伤模型进行隧道围岩位移场、应力场的计算。(3)不考虑力学作用的情况下进行孔隙水压力、渗流量的计算。(4)采用所建耦合模型计算得到隧道围岩应力场、渗流场以及损伤场的相互影响规律。研究结果表明,基于差异进化算法的智能反分析程序能够较好地解决耦合模型中损伤参数不易确定的难题,为实际工程中获得不易测定的计算参数提供了有效的方法,同时所建立的耦合模型通过应力、渗流和损伤的相互作用更能够真实地反映出岩石材料的宏观破坏现象,所编计算程序能够模拟地下水渗流场、应力场、损伤场之间的耦合特性,为受地下水影响严重的工程建设提供了方法,研究结论为后期对实际隧道工程进行耦合计算奠定基础。 展开更多

关键词 弹塑性损伤本构模型 渗透系数 弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型 损伤参数反演

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岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅱ):参数反演及数值模拟 被引量：12

6

作者 王军祥 姜谙男 宋战平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3606-3614,共9页

海底隧道或近海富水区隧道围岩长期处于地下水环境中,围岩稳定性受渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用使得应力场、损伤场发生变化,而围岩应力场、损伤场的变化又对渗流场产生反作用,三场耦合效应十分显著。针对耦合模型中参数多、确... 海底隧道或近海富水区隧道围岩长期处于地下水环境中,围岩稳定性受渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用使得应力场、损伤场发生变化,而围岩应力场、损伤场的变化又对渗流场产生反作用,三场耦合效应十分显著。针对耦合模型中参数多、确定难度大的问题,进行耦合模型中损伤参数的反演。采用基于岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型所编制的计算程序和智能位移反分析程序,对大连地铁海事大学试验线路过河段隧道施工过程中的围岩稳定性进行数值计算。根据现场监测位移采用耦合模型进行损伤参数反演,其中耦合计算中采用应力场与渗流场分别迭代求解的间接耦合方法进行有限元计算,利用反演的参数对隧道围岩应力场、渗流场、损伤场分布规律及衬砌结构的受力特征进行了分析。研究结果表明:利用位移反分析法得到的围岩力学参数进行类似地质条件的隧道围岩数值分析是可行的,进而可以预测围岩的变形破坏模式,判断围岩的稳定性。与此同时,通过数值计算可知,地下水的渗流作用对近海隧道的围岩变形有一定的影响,增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计是应该考虑三场耦合效应的,计算结果可以指导隧道防排水施工质量的改进与提高,为近海富水区隧道开挖设计提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 近海富水区隧道 围岩稳定性 弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型 智能反分析 程序编制

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塑性与损伤不同耦合状态的热力学阐述 被引量：1

7

作者 朱耀庭 王瑜 +1 位作者 孙璐 游克思 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1065-1069,共5页

为了准确描述塑性与损伤在不同耦合状态下材料的本构关系特性,将塑性与损伤视为具有耗散特征的内变量.在不可逆热力学理论框架下基于正交准则和极值原理,阐述内变量演化律的数学表达和流动法则特性,同时利用相应的实例展示了分析推导过... 为了准确描述塑性与损伤在不同耦合状态下材料的本构关系特性,将塑性与损伤视为具有耗散特征的内变量.在不可逆热力学理论框架下基于正交准则和极值原理,阐述内变量演化律的数学表达和流动法则特性,同时利用相应的实例展示了分析推导过程并验证了理论结果的正确性.结果表明:在一阶齐次条件下,强耦合状态内变量演化律表示为对称矩阵与对偶广义力的乘积,弱耦合状态则表示为对角矩阵与对偶广义力的乘积;同时在利用热力学极值理论推导演化律方程的过程中,强耦合状态下所有内变量服从同一屈服准则和广义流动势函数,弱耦合状态下各内变量具有独立的屈服准则和流动法则. 展开更多

关键词 塑性和损伤耦合 耦合状态 热力学 正交法则 极值原理

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基于弹塑性损伤-渗流耦合模型的隧道洞口段围岩稳定性研究 被引量：3

8

作者 万友生 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期117-123,共7页

为分析复杂条件下隧道洞口段稳定性问题,建立基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤-渗流耦合模型,利用完全隐式的向后欧拉算法编制弹塑性损伤模型的应力积分程序。在此基础上,利用ABAQUS平台的子程序接口实现耦合模型的有限元计算。将... 为分析复杂条件下隧道洞口段稳定性问题,建立基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤-渗流耦合模型,利用完全隐式的向后欧拉算法编制弹塑性损伤模型的应力积分程序。在此基础上,利用ABAQUS平台的子程序接口实现耦合模型的有限元计算。将该模型应用于福建某洞口段隧道工程的围岩稳定性评价中,分析不同降雨强度下洞口段结构的安全系数、位移及损伤值的变化规律。结果表明:隧道洞口段结构的安全系数、损伤区和位移均会随着降雨进程的发展发生变化,雨季应加强监测频率。 展开更多

关键词 洞口段 围岩稳定性 弹塑性损伤-渗流耦合模型 向后欧拉算法 降雨条件

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弹塑性损伤分析的参变量变分原理 被引量：1

9

作者 周太全 李兆霞 贾军波 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期67-71,共5页

参变量变分原理采用了现代控制理论中的极值变分思想 ,将本构关系化为状态方程控制着泛函的变分 ,是一种有效的求解非线性问题的方法 .本文在弹塑性损伤基本方程基础上构造了弹塑性损伤分析的势能泛函 ,对损伤演化方程和加载函数作了近... 参变量变分原理采用了现代控制理论中的极值变分思想 ,将本构关系化为状态方程控制着泛函的变分 ,是一种有效的求解非线性问题的方法 .本文在弹塑性损伤基本方程基础上构造了弹塑性损伤分析的势能泛函 ,对损伤演化方程和加载函数作了近似处理 ,导出了状态方程 ,指出求解弹塑性损伤问题归结为求解在状态方程控制下的势能泛函极值问题 ,由此建立了弹塑性损伤分析的参变量变分原理 ;变分原理物理意义明确 ,并给出了参变量变分原理实施的有限元列式 ,易于计算机编程实现 .文中对一算例进行了数值计算 。 展开更多

关键词 弹塑性耦合损伤 参变量变分原理 势能 泛函 数值方法 损伤力学 加载函数 损伤演化方程

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断裂应变对含损伤焊接接头裂纹扩展驱动力影响的数值 被引量：5

10

作者 李继红 张建勋 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期52-56,60,共6页

利用弹塑性损伤 -应变耦合有限元方法 ,对含有损伤的焊接接头三点弯曲裂纹试样进行了模拟计算 ,讨论了母材区的断裂应变εfB的变化对焊缝区裂纹的扩展驱动力J积分的影响规律。结果表明 ,焊缝中裂纹的断裂行为受到焊缝两侧母材断裂应变... 利用弹塑性损伤 -应变耦合有限元方法 ,对含有损伤的焊接接头三点弯曲裂纹试样进行了模拟计算 ,讨论了母材区的断裂应变εfB的变化对焊缝区裂纹的扩展驱动力J积分的影响规律。结果表明 ,焊缝中裂纹的断裂行为受到焊缝两侧母材断裂应变的明显影响。对于无论何种强度匹配的接头 ,在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下 ,随着母材区断裂应变的减小 ,损伤率的增加 ,损伤区的扩大 ,焊缝中裂纹韧带区塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高 ;随着接头强度匹配比M的降低(即母材屈服强度的升高 ) ,母材区断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱 ;随着焊缝宽度的逐渐增加 ,母材断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱 ,焊接接头试样的计算J积分值逐渐趋向于全焊缝材料试样计算得到的J积分值 ;当焊缝宽度增加到2H/a约为 0 .6时 ,母材断裂应变的变化对焊缝区裂纹扩展驱动力J积分的影响作用完全消失。 展开更多

关键词 损伤 焊接接头 裂纹扩展 弹塑性损伤-应变耦合 有限元 数值模拟 断裂应变

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深部硬岩开挖损伤区时效行为的中间主应力效应研究

11

作者 郁培阳 丁秀丽 +1 位作者 潘鹏志 黄书岭 《水电能源科学》 北大核心 2023年第8期170-174,共5页

为探究中间主应力对深部硬岩开挖损伤区时效行为的影响,基于Perzyna弹粘塑性理论和应变能理论及考虑中间主应力的三维屈服准则,建立了硬岩蠕变全过程的粘塑性损伤耦合本构模型,并将其嵌入到工程岩体破裂过程分析软件(CASRock)中,通过比... 为探究中间主应力对深部硬岩开挖损伤区时效行为的影响,基于Perzyna弹粘塑性理论和应变能理论及考虑中间主应力的三维屈服准则,建立了硬岩蠕变全过程的粘塑性损伤耦合本构模型,并将其嵌入到工程岩体破裂过程分析软件(CASRock)中,通过比较模拟结果与试验结果,验证了模型和程序的有效性。进一步模拟了锦屏地下实验室二期工程#1实验室的时效行为,并探究了不同中间主应力作用下硬岩开挖损伤区的时效破裂过程,发现硬岩的时效破裂行为表现出明显的中间主应力区间效应;通过总粘塑性应变与中间主应力的等时曲线簇发现中间主应力的区间效应受时间影响;开挖损伤区的存在能促进其内部围岩时效破裂发展,从而扩大塑性区的范围。 展开更多

关键词 中间主应力 粘塑性损伤耦合蠕变模型 时效破裂 开挖损伤区 长期强度

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