中国矿业大学袁永获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利一种考虑损伤累积的循环加卸载仿真模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121525420B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610048929.4,技术领域涉及:G06F30/25;该发明授权一种考虑损伤累积的循环加卸载仿真模拟方法是由袁永;秦正寒;毛振滨;张子昂;刘宏宇;栗恒;李勇;李波;陈忠顺;闫政天;陈思卫;巩明远;刘先致设计研发完成,并于2026-01-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑损伤累积的循环加卸载仿真模拟方法在说明书摘要公布了:本发明涉及试样循环加卸载仿真模拟技术领域,具体涉及一种考虑损伤累积的循环加卸载仿真模拟方法;包括宏观力学参数测试与数值模型建立;细观力学参数标定;定义全局损伤变量;设计应力控制下的循环加卸载路径;卸载阶段判别与当前循环加载次数n捕获;计算当前全局损伤度并遍历所有颗粒间接触;基于当前全局损伤度对颗粒间接触的细观力学参数进行动态弱化赋值;恢复计算、循环终止判断。本发明通过引入一个经实验数据标定的、与循环加卸载次数显式相关的全局损伤变量,并在每次卸载后据此系统性弱化煤试样模型的细观力学参数,从而解决了平行粘结模型无法模拟材料疲劳劣化的固有局限。
本发明授权一种考虑损伤累积的循环加卸载仿真模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑损伤累积的循环加卸载仿真模拟方法,其特征在于,包括如下步骤: S1.基于煤试样宏观力学参数在PFC2D中建立与之对应的煤试样模型; S2.采用平行粘结模型并进行细观力学参数标定; S3.定义损伤函数:选择煤试样进行循环加卸载物理实验,获取煤试样不同循环加卸载次数n对应的全局损伤变量Dn,以循环加卸载次数n为x轴、全局损伤变量Dn为y轴绘制散点图,然后进行指数函数拟合,获取的拟合曲线即为损伤函数; S4.设计应力控制下的循环加卸载路径,施加轴向循环加卸载荷载;荷载波形选择正弦波; S5.判别卸载阶段并捕获当前循环加载次数,暂停计算循环; S6.计算当前全局损伤度并遍历所有颗粒间接触,全局损伤度为全局损伤变量Dn的具体值; S7.基于当前全局损伤度对颗粒间接触的细观力学参数进行动态弱化赋值; S8.完成所有颗粒间接触的细观力学参数更新后,恢复计算循环,煤试样模型将携带被弱化的新参数进入下一次加卸载循环;循环步骤S4-步骤S8,直至达到预设的终止条件; 其中,步骤S2中,为所有颗粒及颗粒间接触进行细观力学参数标定,颗粒的细观力学参数包括:颗粒的弹性模量e、颗粒的刚度比k;颗粒间接触的细观力学参数包括:平行粘结弹性模量pb_e、平行粘结刚度比pb_k、平行粘结抗拉强度pb_t、平行粘结粘聚力pb_c、平行粘结内摩擦角pb_fa以及平行粘结摩擦系数fr;采用试错法进行标定,对初始煤试样模型进行虚拟单轴压缩实验,将其输出的应力-应变曲线、峰值强度、弹性模量及破坏模式与煤试样宏观力学参数进行反复比对,当误差小于设定范围时认为标定完成,将此时细观力学参数作为煤试样模型的初始细观力学参数; 步骤S5中,设置实时监控与判别模块持续监测施加的轴向载荷,每当检测到轴向载荷降至谷值应力时,即判定一次卸载阶段结束,一个加卸载循环完成;此时,暂停计算循环,捕获并记录当前已完成的完整循环加卸载次数n_c; 步骤S6中,在获得当前循环加载次数n_c后,调用步骤S3中的损伤函数,计算当前全局损伤度D_c;利用FISH函数遍历每一个颗粒间接触,读取其唯一的ID和当前细观力学参数,包括平行粘结抗拉强度pb_t_c、平行粘结粘聚力pb_c_c、平行粘结内摩擦角pb_fa_c以及平行粘结摩擦系数fr_c; 步骤S7中,对于遍历到的每一个颗粒间接触,依据步骤S6计算得到的当前全局损伤度D_c,执行如下弱化规则:更新平行粘结抗拉强度:pb_t=pb_t_c*1-D_c;更新平行粘结粘聚力:pb_c=pb_c_c*1-D_c;更新平行粘结内摩擦角:pb_fa=pb_fa_c*1-D_c;更新平行粘结摩擦系数:fr=fr_c*1-D_c;pb_t表示更新后的平行粘结抗拉强度;pb_c表示更新后的平行粘结粘聚力;pb_fa表示更新后的平行粘结内摩擦角;fr表示更新后的平行粘结摩擦系数。
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