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中国水利水电科学研究院;中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司黄青富获国家专利权

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龙图腾网获悉中国水利水电科学研究院;中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司申请的专利一种岩石真三轴时效损伤力学模型构建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:CN119510132B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08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:202411616166.6,技术领域涉及:G01N3/08;该发明授权一种岩石真三轴时效损伤力学模型构建方法是由黄青富;张强;杨小龙;王苏生;向天兵;王玉杰;王超;刘立鹏;刘晓芬;狄圣杰;陈念;姜龙;曹瑞琅设计研发完成,并于2024-11-13向国家知识产权局提交的专利申请。

一种岩石真三轴时效损伤力学模型构建方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种岩石真三轴时效损伤力学模型构建方法,即:采用黏塑性应变和时效损伤表征岩石非线性流变行为,利用时效损伤因子反映岩石蠕变过程中的渐进平衡运动过程;考虑裂纹方位角,采用损伤变量控制驱动屈服面,提出岩石真三维屈服函数,建立岩石真三轴时效损伤力学模型;最后采用显式非线性数值积分算法,精确计算蠕变过程时效损伤因子演化。本发明提出的岩石真三轴时效损伤力学模型能够准确地描述岩石真三轴瞬时和蠕变力学响应,为深部岩体开挖工程长期稳定性研究提供理论基础,为深部岩石工程建设的安全与稳定提供保障。

本发明授权一种岩石真三轴时效损伤力学模型构建方法在权利要求书中公布了:1.一种岩石真三轴时效损伤力学模型构建方法,其特征在于:它包括: S1、采用黏塑性应变表征岩石非线性流变行为,利用时效损伤因子描述岩石蠕变过程中的渐进平衡运动过程; S1.1、采用黏塑性应变表征岩石非线性流变行为; 岩石脆性蠕变变形过程中的总应变ε包括:弹性应变εe、瞬时塑性应变εip和黏塑性应变εvp,即: ε=εe+εip+εvp1 其中,弹性应变εe由胡克定律计算;瞬时塑性应变εip通过塑性流动法则计算;黏塑性应变εvp根据Perzyna’s应力理论进行计算,其增量形式表示为: 式中:表示黏塑性乘子增量,和为模型控制参数,t表示时间,t0等于1s用来保持量纲守恒,符号表示取正值,表示屈服函数,G表示势函数,σ表示应力张量; 根据公式2计算获得黏塑性应变的增量,然后,再通过叠加获得黏塑性应变,最后通过黏塑性应变表征岩石非线性流变行为; S1.2、利用时效损伤因子描述岩石蠕变过程中的渐进平衡运动过程; 岩石蠕变过程的损伤为: ω=ωpd+ζt3 式中:ω表示岩石蠕变过程中的损伤;ωpd表示非线性变形诱发的损伤,通过弹塑性损伤耦合一致性条件求解;ζt表示岩石材料流变过程的渐进平衡运动过程,用公式表示为: 式中:表示稳态时效损伤值,表示时效因子参数,τ表示[0,t]时间参数; S1.3、将岩石的黏塑性应变和时效损伤叠加表征岩石的非线性流变行为; S2、考虑裂纹方位角,采用损伤变量控制驱动屈服面的膨胀与收缩,构建岩石真三维屈服函数; 考虑裂纹方位角的岩石真三维屈服函数为: 式中:σ1、σ2和σ3分别表示大主应力、中主应力和小主应力,θ表示裂纹局部坐标轴z'全局坐标轴z之间的夹角,σc表示单轴强度,m为待定的模型参数;ω表示岩石蠕变过程的损伤,αω为硬化软化函数; S3、采用指数损伤演化准则,系统地描述岩石的渐进损伤劣化行为; 对岩石的刚度退化采用损伤来表征,岩石劣化行为采用指数损伤演化准则表示: 式中:参数ωc用来控制最大损伤程度,参数β用来控制损伤劣化速率,Yd为损伤驱动力,Y0为损伤阈值,ω表示岩石蠕变过程中的损伤; 考虑到损伤与黏塑性之间存在相互增强的潜在机制,假定两者同时发生,非线性变形诱发损伤增量表示为: 式中:λpd表示损伤乘子,表示损伤乘子增量; S4、构建岩石真三轴时效损伤模型,采用显式非线性数值积分算法,实现力学模型的数值求解,精确计算蠕变过程时效损伤因子演化; S4.1、岩石真三维时效损伤力学模型增量表达形式; 对于任意岩石,整个蠕变过程的通用本构关系表达为如下形式: 式中:表示总应变增量,应力增量,时效损伤因子增量,表示四阶弹塑性损伤刚度张量,ψ表示受时效损伤因子影响蠕变变形张量; 岩石整个蠕变变形破坏过程分为两个阶段:瞬时加载和蠕变变形阶段,不同阶段的应变量计算满足如下条件: 1瞬时加载阶段已知条件为:dζ=0,和瞬时阶段的应变量可表示成: 式中:表示总应变增量,σ表示应力,应力增量,表示四阶弹塑性损伤刚度张量,表示瞬时塑性变形增量,表示瞬时非线性变形引起损伤增量,ω表示岩石蠕变过程中的损伤; 2蠕变阶段已知条件为:蠕变阶段的应变量表示为: 式中:表示总应变增量,σ表示应力,表示四阶弹塑性损伤刚度张量,表示黏塑性应变增量,表示时效变形和时效损伤因子引起的损伤增量; S4.2、采用显式非线性数值积分算法求解时效损伤因子演化数值。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人中国水利水电科学研究院;中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司,其通讯地址为:100048 北京市海淀区车公庄西路20号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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