【技术实现步骤摘要】
一种构建岩石材料弹塑性-损伤耦合力学本构模型的方法
本专利技术属于岩土工程领域，具体涉及一种构建岩石材料弹塑性-损伤耦合力学本构模型的方法。
技术介绍
岩石作为岩体的基本组成材料，大型岩石工程、能源开采、地下存储及地质现象分析研究都需对其力学特性开展深入理解。本构模型构建是对岩石力学特性的深入探索，亦是连接室内试验、理论分析和仿真模拟的关键环节。准确的力学本构不但能对岩石变形机理予以描述，亦应可反映其内部损伤破坏机理。而岩石作为一种复杂的自然地质体，其本身就是存在缺陷的，材料内部一般都存在大量的微孔洞、微裂纹等细观结构。在一定的外部荷载作用下，这些缺陷将发生扩展和贯通，形成宏观尺度的裂缝，随着裂缝的继续延展，最终将导致岩石材料构件或结构的断裂破坏。细观结构发生的这些不可逆的演化称为损伤。从物理上看，塑性变形是指裂隙或节理面间的摩擦滑动，而材料损伤是指内部微裂隙的成核、扩展及贯通。由此看见，塑性变形和损伤是同时发生而且相互影响的。因此，构建岩石材料的本构模型时，仅考虑塑性变形是不完整的，还需要研究其损伤力学特性，进而得到两者及...
【技术保护点】
1.一种构建岩石材料弹塑性-损伤耦合力学本构模型的方法，其特征是，具体包括如下步骤：/n(1)工程现场获取岩石试样，制作标准圆柱体试样；/n(2)对岩石试样开展不同围压下的室内常规三轴压缩力学试验，记录全过程实验数据，具体包括应力、轴向位移、侧向位移等；/n(3)绘制不同围压下的偏应力-轴向应变、偏应力-侧向应变、偏应力-体积应变等变化曲线，得到峰值应力、初始屈服应力、压缩扩容转化点等数据；/n(4)结合以上试验结果，得到岩石屈服准则、塑性硬化准则和非关联流动性法则；/n(5)根据应力应变曲线，计算岩石损伤变量的大小，得到损伤变量-轴向应变演化规律，结合损伤变量演化规律，得...
【技术特征摘要】
1.一种构建岩石材料弹塑性-损伤耦合力学本构模型的方法，其特征是，具体包括如下步骤：
(1)工程现场获取岩石试样，制作标准圆柱体试样；
(2)对岩石试样开展不同围压下的室内常规三轴压缩力学试验，记录全过程实验数据，具体包括应力、轴向位移、侧向位移等；
(3)绘制不同围压下的偏应力-轴向应变、偏应力-侧向应变、偏应力-体积应变等变化曲线，得到峰值应力、初始屈服应力、压缩扩容转化点等数据；
(4)结合以上试验结果，得到岩石屈服准则、塑性硬化准则和非关联流动性法则；
(5)根据应力应变曲线，计算岩石损伤变量的大小，得到损伤变量-轴向应变演化规律，结合损伤变量演化规律，得到岩石损伤演化方程；
(6)基于弹塑性力学理论和不可逆热力学的损伤本构理论，推导本构方程；并结合以上试验数据，获取模型参数；
(7)将该力学模型编写为UMAT子程序嵌入到ABAQUS大型有限元软件，开展数值三轴试验数值模拟，从而验证和改进模型。
2.如权利要求1所述的一种构建岩石材料弹塑性-损伤偶尔和力学本构模型的方法，其特征是：所述步骤(1)中，岩石试样制备为高度与直径比为2:1的圆柱形试样，该尺寸符合国际岩石力学学会推荐标准圆柱形试样尺寸，制备过程包括取芯机取芯、切割机切割、磨平机磨平等。
3.如权利要求1所述的一种构建岩石材料弹塑性-损伤偶尔和力学本构模型的方法，其特征是：所述步骤(2)中，三轴常规岩石力学试验在恒温恒湿条件下进行，具体方法为：首先施加围压σ3至稳定；其次保持围压恒定，通过恒定的应力加载速率，对试样开展偏应力σ1-σ3加载的岩石力学试验，试验全程测量记录轴向位移和侧向位移。
4.如权利要求1所述的一种构建岩石材料弹塑性-损伤偶尔和力学本构模型的方法，其特征是：所述步骤(3)中，首先计算得到轴向应变ε1和侧向应变ε2的变化，然后计算得到体积应变εv，针对圆柱形试样，体积应变εv＝ε1+2ε2；峰值应力σ1p为每次试验中偏应力达到的最大值，也称为屈服应力；初始屈服应力σ1y可通过弹性应力应变曲线与真实应力应变曲线的交点得到；压缩扩容转化点σ1v为体积应变变化曲线的拐点。
5.如权利要求1所述的一种构建岩石材料弹塑性-损伤偶尔和力学本构模型的方法，其特征是：所述步骤(4)中，岩石材料的屈服准则、塑性硬化准则、非关联...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，胡良强，王璐，刘书言，于婷婷，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。