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

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

2

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

3

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

岩石弹塑性损伤耦合本构模型 被引量：4

4

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Hoek-Brown弹塑性HMD耦合模型的富水区隧道施工分析

5

作者 宋宏倬 姜谙男 +1 位作者 阮颖颖 闵庆华 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第S2期342-351,共10页

针对富水地区地铁开挖过程中的多场耦合问题,目前的数值计算方法还存在一定的不足。为更好地反映应力-渗流-损伤耦合作用对地铁开挖的影响,首先,以前人提出的Hoek-Brown弹塑性损伤模型为基础,给出岩体应力场控制方程以及岩体渗流场的控... 针对富水地区地铁开挖过程中的多场耦合问题,目前的数值计算方法还存在一定的不足。为更好地反映应力-渗流-损伤耦合作用对地铁开挖的影响,首先,以前人提出的Hoek-Brown弹塑性损伤模型为基础,给出岩体应力场控制方程以及岩体渗流场的控制方程,并引入岩体不同状态下(弹性、塑性、破坏状态)的渗透性演化方程;然后,建立基于Hoek-Brown准则的岩体弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型,并二次开发UMAT子程序并应用于ABAQUS模拟计算;最后,将计算结果与室内试验对比,验证了该模型的科学性,其可以有效地完善ABAQUS在HMD耦合计算上的不足。将该模型应用于大连地铁5号线开挖过程分析,有效反映了地铁施工过程中地下水对围岩及支护稳定性的影响规律。 展开更多

关键词 地铁隧道 Hoek-brown弹塑性损伤模型 多场耦合 渗流作用 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

有限应变下蠕变—弹塑性—损伤耦合本构模型的数值模拟

6

作者 李锡夔 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 1997年第2期134-142,共9页

本文提出了一个模拟有限元应变下各向同性蠕变－弹塑性－损伤耦合本构行为的数值模型。模型基于不可逆过程的热动力学和内状态变量理论、以及应力就变本构关系的超弹性形式描述和变形梯度的弹性及非弹性部分的乘式分解。

关键词 有限应变 蠕变 弹塑性 损伤 耦合数值模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

7

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Hoek-Brown准则的岩体高温-荷载耦合损伤模型及其验证

8

作者 姜谙男 黄炫茜 +1 位作者 许梦飞 蒋浩鹏 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期442-448,共7页

针对隧道岩体在高温和荷载共同作用下产生的耦合损伤问题,基于连续损伤力学理论,引入高温-荷载耦合损伤因子,建立了考虑高温作用的广义Hoek-Brown(H-B)准则的弹塑性损伤本构模型,解决了模型在数值积分过程中的奇异点问题,并利用Fortran... 针对隧道岩体在高温和荷载共同作用下产生的耦合损伤问题,基于连续损伤力学理论,引入高温-荷载耦合损伤因子,建立了考虑高温作用的广义Hoek-Brown(H-B)准则的弹塑性损伤本构模型,解决了模型在数值积分过程中的奇异点问题,并利用Fortran语言编写了模型的有限元程序。结果表明:模型计算的应力-应变曲线与试验所得到的曲线趋势一致且计算结果误差在5%以内,温度作用下隧洞围岩损伤逐渐加剧,验证了模型的准确性和程序的稳健性,可为火灾作用下隧道围岩安全稳定性评价提供一种有效计算方法。 展开更多

关键词 广义Hoek-Brown准则 耦合损伤模型 完全隐式应力返回映射算法 弹塑性模型 高温-荷载耦合 单轴压缩试验 应力-应变曲线 隧洞

在线阅读 下载PDF 职称材料

片麻状花岗岩热黏弹塑性损伤蠕变模型及应用研究 被引量：12

9

作者 张强勇 向文 +1 位作者 江力宇 张龙云 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第8期88-97,共10页

随着地下工程开挖深度的增加,高地温和高地应力将导致岩石产生显著的蠕变变形,为保证地下洞室的施工和运行安全,研究温度-应力耦合作用下岩石蠕变力学特性具有十分重要的作用。以新疆齐热哈塔尔水电站引水隧洞高温段的片麻状花岗岩为研... 随着地下工程开挖深度的增加,高地温和高地应力将导致岩石产生显著的蠕变变形,为保证地下洞室的施工和运行安全,研究温度-应力耦合作用下岩石蠕变力学特性具有十分重要的作用。以新疆齐热哈塔尔水电站引水隧洞高温段的片麻状花岗岩为研究对象,通过不同温度和应力作用的三轴蠕变试验,获得了考虑不同温度影响的片麻状花岗岩的蠕变变形规律。基于蠕变试验成果,提出了考虑热力耦合作用的热黏弹塑性损伤蠕变模型,建立了片麻状花岗岩的热黏弹塑性损伤蠕变本构关系,推导了其一维和三维热黏弹塑性损伤蠕变方程,有效反演获得岩石的蠕变力学参数,揭示出典型高、中、低应力状态下温度对片麻状花岗岩蠕变特性的影响规律,研究成果为工程长期稳定性分析提供了重要理论依据。 展开更多

关键词 引水隧洞 片麻状花岗岩 热力耦合作用 损伤蠕变特性 热黏弹塑性损伤蠕变模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

应变空间表述的混凝土疲劳塑性/损伤双面本构模型 被引量：3

10

作者 曹伟 宋玉普 刘海成 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期431-436,共6页

考虑到混凝土具有塑性和脆性相结合的复杂性质,运用损伤和塑性理论在应变空间分别建立了一个能描述混凝土应变和刚度变化的损伤面和塑性面,应用有效应力和弹塑性耦合的概念分析了混凝土的本构特征.计算结果表明,该模型能较好地描述混凝... 考虑到混凝土具有塑性和脆性相结合的复杂性质,运用损伤和塑性理论在应变空间分别建立了一个能描述混凝土应变和刚度变化的损伤面和塑性面,应用有效应力和弹塑性耦合的概念分析了混凝土的本构特征.计算结果表明,该模型能较好地描述混凝土在单轴及多轴单调加载和疲劳加载下的性质. 展开更多

关键词 应变空间 混凝土 疲劳 损伤 双面本构模型 弹塑性耦合 有效应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于流固耦合理论的煤矿立井井壁突水机理分析 被引量：13

11

作者 荣传新 王秀喜 +1 位作者 蔡海兵 程桦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2102-2108,共7页

将煤矿立井混凝土井壁视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用统一强度理论和弹塑性损伤力学模型,推导出立井混凝土井壁弹性区和塑性损伤区应力的解析表达式,以及井壁承受的地下水压与塑性损伤区半径之间关系的解析表达式。同时绘... 将煤矿立井混凝土井壁视为多孔介质,考虑地下水渗流作用的影响,应用统一强度理论和弹塑性损伤力学模型,推导出立井混凝土井壁弹性区和塑性损伤区应力的解析表达式,以及井壁承受的地下水压与塑性损伤区半径之间关系的解析表达式。同时绘制了不同的φ(混凝土孔隙率)和λ/E(混凝土损伤后的降模量与弹性模量之比)值与井壁承受水压p0和塑性损伤区半径c之间的关系曲线。研究结果表明:在井壁几何尺寸和混凝土强度等级不变情况下,不考虑地下水渗流对井壁的影响时(φ=0),井壁能够承受的临界水压p0c为31.9 MPa;当φ取0.4时,p0c为15.1 MPa,井壁能够承受的临界水压下降了52.7%。当λ/E取0.5时,p0c为30.5 MPa;当λ/E取2.5时,p0c为18.6 MPa,井壁能够承受的临界水压下降了39.0%。由此可见,在考虑地下水渗流对井壁影响的情况下,地下水渗流效应和混凝土损伤软化对井壁能够承受的临界水压p0c影响十分显著,井壁能够承受的临界水压随着混凝土孔隙率φ和混凝土损伤后的降模量与弹性模量之比λ/E的增加而减小。 展开更多

关键词 煤矿立井井壁 突水机理 流固耦合 地下水 统一强度理论 弹塑性损伤模型 临界水压

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑损伤渗流边坡稳定性数值离心加载法分析 被引量：9

12

作者 许梦飞 姜谙男 +2 位作者 段龙梅 焦明伟 胡雪峰 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2103-2111,共9页

为分析损伤–渗流耦合作用下边坡工程的稳定性,建立了基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤–渗流耦合模型。从主应力空间的角度出发推导了损伤作用下Mohr-Coulomb准则的应力回映算法,解决了数值实施过程中应力更新的"奇异点问题&... 为分析损伤–渗流耦合作用下边坡工程的稳定性,建立了基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤–渗流耦合模型。从主应力空间的角度出发推导了损伤作用下Mohr-Coulomb准则的应力回映算法,解决了数值实施过程中应力更新的"奇异点问题";基于分布迭代法编制了岩石弹塑性损伤–渗流耦合有限元计算程序。将离心加载法与所编程序结合,求解了多场耦合作用下的边坡安全系数,再现了边坡渐进破坏过程中损伤场演化规律,证明了所建数值模型能够较好的描述应力、渗流和损伤作用下,岩石材料的宏观破坏现象。最后对实际边坡工程进行了数值模拟,计算结果为工程安全性评价提供了参考。 展开更多

关键词 弹塑性损伤 耦合模型 有限元计算 离心加载法 边坡稳定

在线阅读 下载PDF 职称材料

钢筋混凝土结构多尺度建模与数值分析 被引量：18

13

作者 李宏男 王大东 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2014年第2期20-25,共6页

采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调,并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法,结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型,对钢筋混凝土框架结构进行多尺度建... 采用通用有限元软件ABAQUS实现了精细单元与粗糙单元之间的界面耦合及变形协调,并通过算例验证了结构多尺度有限元分析方法的有效性和精确性。基于多尺度方法,结合纤维模型子程序与混凝土塑性损伤模型,对钢筋混凝土框架结构进行多尺度建模,并进行了弹塑性时程分析及局部构件损伤分析。结果表明:对于大型结构或复杂结构来说,多尺度计算可较好地模拟局部构件的复杂边界条件,为大型工程结构进行多尺度计算提供参考。 展开更多

关键词 多尺度方法 有限元模型 界面耦合 弹塑性时程分析 损伤分析

在线阅读 下载PDF 职称材料