买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：大连海事大学

摘要：本发明公开了一种热‑力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法，首先给定岩石微元体强度服从Weibull分布函数，其次建立了岩石应力‑应变的轴向应力‑应变关系，最后根据广义胡克定律和统计损伤原理建立了考虑各向异性非线性强度破坏准则的岩石在三轴高温‑渗流耦合力试验条件下的应力‑应变关系。本发明应用于热‑力耦合作用下层状板岩的三轴压缩试验，提出的新模型较现有的模型综合性及适用性较强，对试验所得的应力应变曲线拟合程度较高。体现了层状板岩的变形破坏特征，充分反映了峰后阶段的趋势。

主权项：1.一种热-力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法，其特征在于，所述岩石统计损伤计算方法包括以下步骤：S1：定义损伤参数DT,β，所述损伤参数DT,β用于表征温度和层理角度对岩石受力性能的影响；所述S1具体如下：S11：定义用来表征在温度和层理角度ET,β作用下，岩石的损伤参数DT,β为： 式中：ET,β为温度T、层理角度β岩样的弹性模量；E20℃,0°为常温20℃、层理角度0°板岩的弹性模量；S12：假设岩石材料微元体强度k服从Weibull分布，其概率密度函数fk可表示为： 式中：m代表不同温度下岩石的均匀性参数，K代表不同温度下岩石的强度特性参数，k代表岩石微元体强度；由概率密度函数fk可得不同温度下岩石的强度特性参数K；S13：表征温度和层理角度对岩石损伤参数DT,β的影响公式如下： 式中：m0为常温20℃、层理角度为0°板岩的岩石的均匀性参数，K0为常温20℃、层理角度为0°板岩的岩石的强度特性参数；S2：定义用于表征载荷对岩石受力性能的影响的连续损伤变量D，建立在力的作用下岩石损伤的本构关系，以表征力对岩石受力性能的影响；所述S2具体如下：S21、构建发生破裂的微元体数量模型NF，发生破裂的微元体数量模型NF为： 式中：N代表总体岩石微元体数量，fx代表Weibull的分布函数；S22、定义用来表征在力的作用下，岩石的连续损伤变量D为： S23、根据应力不变量表示的各向异性岩石的非线性强度准则fσ对微元体数量模型NF进行修正，得到： 式中：和分别为有效应力下的最大主应力和最小主应力；Bβ为各向异性系数；α1为强度参数；β为岩石试件的层理角度，σcβ为不同角度β板岩的单轴抗压强度；S24、根据各向异性系数Bβ随单轴抗压强度σcβ的变化规律对微元体数量模型NF进行修正，得到： 式中：σtβ为不同角度β板岩的抗拉强度；S25、给定各向异性岩石的经验非线性强度准则作为岩石微元体破坏参数，即：fσ＝k8S26、综合各向异性系数Bβ和各向异性岩石的非线性强度准则fσ构建连续损伤变量D，构建连续损伤变量D具体为： S3、引入修正系数，并得到温度和层理角度作用下岩石应力-应变的轴向应力-应变关系；所述S3具体如下：S31、引入损伤修正系数η，建立在力的作用下岩石损伤本构关系： 式中：σ1为应力-渗流作用下的应力，为应力-渗流作用下的有效应力；S32、根据广义胡克定律，得出温度和层理角度作用下岩石应力-应变的轴向应力-应变关系，具体公式如下： 式中：为三轴实验中径向方向上的第二方向有效应力和第三方向有效应力，其中第一方向有效应力为三轴实验中轴向方向上的有效应力，E为弹性模量，μ为泊松比；由公式11和公式12推导得出岩石应力-应变的轴向应力-应变关系为： S4、建立热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型，以表征热-力耦合条件共同作用对岩石受力性能的影响，进而确定岩石在三轴高温-渗流耦合力试验条件下的应力-应变关系，所述应力-应变关系即岩石统计损伤关系；所述S4具体如下：S41、将公式9代入公式13中，得到在考虑渗透压作用下轴向的应力-应变关系： S42、利用应力转换方法得到第二方向有效应力和第三方向有效应力第二方向有效应力和第三方向有效应力具体公式为： S43、结合损伤参数DT,β与第二方向有效应力和第三方向有效应力得到热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型，得到热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型具体为: S44、结合岩石应力应变过坐标原点的特征，构建热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型对应二次函数，热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型对应二次函数具体为： 式中：A、B代表二次函数的拟合参数，ε1代表应变值；S45、结合公式17和公式18获得拟合后的热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型，拟合后的热-力耦合条件下层状岩石统计损伤本构模型具体为： 式中：εD为应力阀值点所对应的应变值。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连海事大学 一种热-力耦合条件下层状岩石统计损伤计算方法