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冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析 被引量：25
1
作者 王登科 刘淑敏 +2 位作者 魏建平 王洪磊 彭明 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3024-3031,共8页
为研究冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对取自苇町矿的煤样进行了不同冲击载荷条件下的动态冲击试验,分析了煤在冲击载荷条件下的动态力学特性。试验结果表明煤是一种典型的率相关材料,弹性模量和抗压强... 为研究冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对取自苇町矿的煤样进行了不同冲击载荷条件下的动态冲击试验,分析了煤在冲击载荷条件下的动态力学特性。试验结果表明煤是一种典型的率相关材料,弹性模量和抗压强度均随应变率的增大而增大。根据岩石力学的强度理论和统计损伤理论,建立了煤的强度型统计损伤本构模型,给出了模型参数的确定方法,验证了模型的正确性。对比分析了元件型统计损伤本构模型和强度型统计损伤本构模型的优劣,分析确定了强度型统计损伤本构模型的准确性与合理性。研究结果表明:强度型统计损伤本构模型结构简单,引入参数少,物理意义清晰,能够有效地描述煤体冲击破坏过程中的动态力学性质;相较于元件型统计损伤本构模型,利用强度型统计损伤本构模型拟合的相关性系数更高,与试验结果保持了很好的一致性,具有更好的普适性。 展开更多
关键词 冲击破坏 动力学特性 SHPB 强度型统计损伤本构模型 元件型统计损伤本构模型
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基于三轴压缩试验的岩石统计损伤本构模型 被引量：57
2
作者 张明 王菲 杨强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1965-1971,共7页
基于三轴压缩试验,结合统计强度理论和连续损伤理论建立了一种岩石统计损伤本构模型,并对建立的本构模型的数学意义和物理意义进行了讨论分析。由此可知,统计损伤本构方程实质是用对应于某一屈服准则的等效应力表示的连续损伤演化方程,... 基于三轴压缩试验,结合统计强度理论和连续损伤理论建立了一种岩石统计损伤本构模型,并对建立的本构模型的数学意义和物理意义进行了讨论分析。由此可知,统计损伤本构方程实质是用对应于某一屈服准则的等效应力表示的连续损伤演化方程,能较好地描述材料的非线性力学行为,也能逼近材料的弹性应力–应变关系。统计损伤本构模型的统计参数均可以通过单轴或三轴压缩试验得到,在利用三轴压缩试验的轴向实测应力、实测应变时应当对损伤本构模型进行修正。对于单轴压缩试验的压密阶段,还给出了初始损伤的估计方法。引入对数正态分布和Mohr-Coulomb准则,通过理论曲线与若干岩石单轴、三轴压缩试验曲线的对比,验证了所提出的统计损伤本构方程及其参数确定方法以及模型修正的合理性,同时也肯定了对数正态分布和Mohr-Coulomb准则在统计损伤本构研究中的适用性。 展开更多
关键词 岩石 统计损伤本构模型 三轴压缩试验 适用性 初始损伤
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基于统计损伤本构模型的改进桩-土接触面模型研究 被引量：13
3
作者 李赛 汪优 +1 位作者 秦志浩 刘建华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1947-1955,共9页
建立准确合理的接触面本构模型是研究桩基承载力、沉降及变形等问题的前提。考虑桩-土界面初始剪切刚度的深度效应,提出基于统计损伤本构模型的无厚度接触面本构模型,根据剪切试验的数据对改进的接触面本构模型参数进行拟合,得到了不同... 建立准确合理的接触面本构模型是研究桩基承载力、沉降及变形等问题的前提。考虑桩-土界面初始剪切刚度的深度效应,提出基于统计损伤本构模型的无厚度接触面本构模型,根据剪切试验的数据对改进的接触面本构模型参数进行拟合,得到了不同法向应力下的模拟曲线。利用FLAC^(3D)软件内嵌的FISH语言,对桩-土界面进行改进本构模型的二次开发,提出的无厚度接触面模型合理地模拟出桩-土界面刚度的非线性,成功实现了桩-土剪切试验过程的数值模拟。计算结果表明:提出的无厚度接触面本构模型能够合理地模拟桩-土界面的力学行为,可以描述接触面刚度的非线性变化,也适于程序化计算,拓展了接触面统计损伤本构模型的应用领域,为深入探讨桩基承载变形性状奠定了基础。 展开更多
关键词 桩-土界面 无厚度接触面 统计损伤本构模型 数值模拟
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基于统计损伤本构模型的改进接触面模型研究 被引量：6
4
作者 李赛 汪优 +1 位作者 秦志浩 刘建华 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1247-1252,共6页
考虑桩土界面初始剪切刚度的深度效应,把接触面剪切应力和剪切应变沿接触面厚度均匀化,提出基于统计损伤本构模型的无厚度单元接触面本构模型,根据剪切实验的数据对改进的本构模型参数进行拟合,得到了不同法向应力下的模拟曲线。计算结... 考虑桩土界面初始剪切刚度的深度效应,把接触面剪切应力和剪切应变沿接触面厚度均匀化,提出基于统计损伤本构模型的无厚度单元接触面本构模型,根据剪切实验的数据对改进的本构模型参数进行拟合,得到了不同法向应力下的模拟曲线。计算结果表明:本文提出的无厚度单元接触面本构模型是正确的,能够合理地模拟桩土界面的力学行为,可以描述接触面剪切刚度的非线性变化,适用性强,有较高的理论和实际应用价值。 展开更多
关键词 桩土界面 无厚度单元 统计损伤本构模型 拟合参数
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早龄期水泥基灌浆料受压统计损伤本构模型 被引量：3
5
作者 彭刚 牛荻涛 +1 位作者 胡晓鹏 高健齐 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期141-150,共10页
为研究早龄期水泥基灌浆料受压本构行为,对不同龄期(1 d≤t≤28 d)的水泥基灌浆料和同强度的普通混凝土开展单轴受压全过程试验,分析龄期对水泥基灌浆料、同强度混凝土单轴受压应力-应变曲线特征参数的影响,并将水泥基灌浆料的单轴受压... 为研究早龄期水泥基灌浆料受压本构行为,对不同龄期(1 d≤t≤28 d)的水泥基灌浆料和同强度的普通混凝土开展单轴受压全过程试验,分析龄期对水泥基灌浆料、同强度混凝土单轴受压应力-应变曲线特征参数的影响,并将水泥基灌浆料的单轴受压应力-应变曲线特征参数与同强度混凝土进行对比。结果表明:随着龄期的增长,试件峰值应力、峰值应变、极限应变、弹性模量、峰值割线模量、应变延性系数和能量耗散系数均有不同程度的增大;水泥基灌浆料试件峰值应力、峰值应变、极限应变、应变延性系数和能量耗散系数均大于同强度混凝土,但试件弹性模量、峰值割线模量均小于同强度混凝土。结合水泥基灌浆料自身特征,基于现有模型建立了修正的分段式水泥基灌浆料受压本构模型,并基于统计损伤理论推导给出了水泥基灌浆料受压统计损伤本构模型。建议的受压本构模型计算结果与试验结果吻合较好,可以较为准确地描述早龄期水泥基灌浆料在单轴受压作用下的受力变形特点。 展开更多
关键词 水泥基灌浆料 峰值应力 峰值应变 弹性模量 统计损伤本构模型
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三轴压缩下砂岩统计损伤本构模型探究 被引量：4
6
作者 韩心星 杨小彬 +1 位作者 刘恩来 王朋浩 《矿业科学学报》 2018年第2期165-170,共6页
在恒定围压下对砂岩进行三轴压缩试验,得到不同围压下的应力应变曲线。基于压缩过程中的裂隙体积应变来定义损伤变量,并假设裂隙体积应变的增量服从威布尔分布,考虑岩石压缩的非线性弹性性质和残余应力的影响,采用应变等效假说理论推导... 在恒定围压下对砂岩进行三轴压缩试验,得到不同围压下的应力应变曲线。基于压缩过程中的裂隙体积应变来定义损伤变量,并假设裂隙体积应变的增量服从威布尔分布,考虑岩石压缩的非线性弹性性质和残余应力的影响,采用应变等效假说理论推导了三轴压缩下砂岩的统计损伤本构模型,并对该理论模型进行试验验证,且探讨了不同围压下各模型参数的物理意义及变化规律。研究结果表明,该模型的正确性和合理性。 展开更多
关键词 裂隙体积应变 威布尔分布 非线性弹性性质 残余应力 统计损伤本构模型
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岩石连续损伤统计本构模型 被引量：19
7
作者 张毅 廖华林 李根生 《石油大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2004年第3期37-39,共3页
基于岩石微元强度概率分布理论 ,以Drucker Prager破坏准则为统计分布变量 ,建立了理论的岩石损伤变量演化方程和三轴条件下岩石损伤弹性统计本构模型。利用任意条件下的三轴试验数据 ,用曲线拟合法和极值法求解了所建模型的参数 ,并用... 基于岩石微元强度概率分布理论 ,以Drucker Prager破坏准则为统计分布变量 ,建立了理论的岩石损伤变量演化方程和三轴条件下岩石损伤弹性统计本构模型。利用任意条件下的三轴试验数据 ,用曲线拟合法和极值法求解了所建模型的参数 ,并用试验结果对所建模型进行了验证。模型计算结果与试验结果吻合较好 ,这说明用Drucker Prager准则为统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征 ,表征岩石材料在弹性阶段的本构关系。 展开更多
关键词 岩石 连续损伤统计本构模型 WEIBULL分布 损伤演化方程 粘聚力 摩擦角 钻井工程
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考虑含水合物沉积物损伤的多场耦合模型研究 被引量：11
8
作者 张小玲 夏飞 +1 位作者 杜修力 许成顺 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4229-4239,4305,共12页
天然气水合物是一种新型的清洁能源,具有广阔的应用前景。但在水合物开采过程中温压条件的改变会引起水合物的分解,导致含水合物沉积物胶结强度的丧失;同时,沉积物在加载过程中由于其内部微裂纹、缺陷逐渐扩展以及土颗粒间的水合物逐渐... 天然气水合物是一种新型的清洁能源,具有广阔的应用前景。但在水合物开采过程中温压条件的改变会引起水合物的分解,导致含水合物沉积物胶结强度的丧失;同时,沉积物在加载过程中由于其内部微裂纹、缺陷逐渐扩展以及土颗粒间的水合物逐渐破碎也会引发含水合物沉积物的损伤,而以往对于水合物分解过程中多场耦合模型的研究忽略了沉积物结构损伤演化过程及其对耦合过程的影响。因此,基于连续损伤理论,在损伤统计本构模型中引入三参数的Weibull分布和残余强度修正系数,建立起考虑损伤阈值和残余强度影响的含水合物沉积物损伤统计本构模型;进而将本构模型嵌入到水合物分解过程的多场耦合模型中,建立了考虑含水合物沉积物损伤的温度-应力-渗流-化学(THMC)多场耦合数学模型;基于该模型讨论了含水合物沉积物结构损伤对水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的影响规律。通过计算分析发现:含水合物沉积物结构损伤对水合物分解的多场耦合过程具有显著影响,并且随着分解时间的增加,其影响逐渐增大。 展开更多
关键词 含水合物沉积物 损伤统计本构模型 多场耦合
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干湿-冻融循环下黄土力学特性及损伤机制研究 被引量：2
9
作者 郅彬 王尚杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1092-1102,共11页
为深入研究干湿-冻融循环对原状黄土力学特性的影响及细观损伤演化规律,通过不同次数干湿-冻融循环条件下的固结排水三轴剪切试验(consolidation drainage triaxial sheartest,CD)和核磁共振试验,从宏-细观角度分析其应力-应变曲线及强... 为深入研究干湿-冻融循环对原状黄土力学特性的影响及细观损伤演化规律,通过不同次数干湿-冻融循环条件下的固结排水三轴剪切试验(consolidation drainage triaxial sheartest,CD)和核磁共振试验,从宏-细观角度分析其应力-应变曲线及强度指标变化规律和细观孔隙的损伤变化规律。在此基础之上,假定黄土微元强度分布服从复合函数,建立了黄土的损伤统计本构模型,并验证其适用性。研究结果表明:土体的应力-应变曲线表现为应变软化,并且随着循环次数的增大软化程度逐渐减弱。偏应力峰值随循环次数减小并逐渐趋于稳定,在循环2次时其衰减程度最大,不同围压下分别衰减了17.6%、23.2%、24.5%和18.1%。土体内胶结块在循环作用下发生破损,使得内部孔隙面积逐渐增大,主要为小孔隙向中大孔隙的转变,随着循环次数的增大,内部结构逐渐趋于稳定。 展开更多
关键词 干湿-冻融循环 黄土 力学特性 细观损伤 损伤统计本构模型
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煤层冲击倾向性评价的新指标体系 被引量：3
10
作者 吴学明 王苏健 +2 位作者 张天军 黄耀光 黄克军 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第5期782-789,共8页
基于煤岩微元强度的韦伯分布假设和连续介质损伤力学理论,建立单轴压缩下考虑残余强度的损伤统计本构模型,修正了动态损伤应变计算式,结合损伤因子、损伤速率和损伤加速度研究了煤样的损伤演化规律和煤层冲击倾向性的评价指标,并利用最... 基于煤岩微元强度的韦伯分布假设和连续介质损伤力学理论,建立单轴压缩下考虑残余强度的损伤统计本构模型,修正了动态损伤应变计算式,结合损伤因子、损伤速率和损伤加速度研究了煤样的损伤演化规律和煤层冲击倾向性的评价指标,并利用最小二乘法对实验数据进行反演得到反映实验曲线的本构方程,且验证了其正确性。结果表明:考虑残余强度的损伤统计本构模型能较好地反映煤岩峰值强度后的应力-应变曲线的变化趋势和残余强度特征点,并可得到损伤速率的最大值;修正后的动态损伤应变在间接表征冲击倾向性实验的动态破坏时间时可不再受加载方式的限制;提出的盈余能指数变化率指标可综合衡量盈余能、峰后破坏过程损耗的应变能、动态破坏时间的变化情况,衡量煤层冲击倾向性;以最大损伤速率、修正后的动态损伤应变和盈余能指数变化率构成的指标体系可作为评价煤层冲击倾向性的新方法。 展开更多
关键词 冲击倾向性 损伤统计本构模型 动态损伤应变 盈余能指数变化率 最大损伤速率
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