岩石类材料粘弹塑性损伤本构模型及其应用

摘要

本文对盐岩和泥岩试件进行了系统的蠕变试验,根据非经典塑性理论建立了岩石类材料的粘弹塑性损伤本构模型,发展了相应的数值分析方法.对泥岩和盐岩在不同温度常规三轴应力状态下的蠕变损伤特性进行了分析.同时对素混凝土、纤维增强混凝土在复杂加载史下的损伤行为和寿命进行了计算.研究表明岩石的蠕变特性除与应力水平、温度、载荷的加载方式有关外、还与岩石结构、湿度、岩石材料本身所具有的粘性性质和赋存条件等因素有关.在理论方面,根据连续介质力学基本理论,基于含内变量的不可逆热力学和连续介质损伤力学,通过在不可逆应变和牛顿时间所构成的空间中合理的定义广义时间、引入四阶各向异性损伤张量,建立了岩石类材料的粘弹塑性损伤本构模型.弹塑性损伤本构模型是所发展本构模型的特殊情形,用它对素混凝土在单轴循环加载下和三轴复杂加载史下的响应进行了描述,计算结果与实际相符,验证了模型的正确性.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.2.1岩石蠕变特性研究

1.2.2岩石蠕变本构模型研究

1.2.3工程应用

1.3损伤力学在岩石类材料中的应用

1.4内时理论及其研究进展

1.5本文的研究目的和意义

1.6本文的研究内容与方法

2岩石蠕变特性的试验研究

2.1试验设备

2.1.1岩石蠕变设备简介

2.1.2试验装置设计

2.2试验方法

2.2.1试件

2.2.2试验过程

2.3泥岩蠕变试验结果及分析

2.3.1泥岩蠕变试验结果

2.3.2泥岩蠕变试验结果分析

2.4盐岩蠕变试验结果及分析

2.5岩石蠕变机制探讨

2.5.1岩石的长期强度

2.5.2岩石的蠕变机制分析

2.6本章小结

3岩石类材料粘弹塑性损伤本构模型

3.1引言

3.2连续介质粘弹塑性损伤本构模型

3.2.1偏量应力应变关系

3.2.2体积应力应变关系

3.3损伤描述

3.3.1损伤变量及其演化

3.3.2投影张量和损伤张量分解

3.4本章小结

4本构方程的应用与验证

4.1不含屈服面的粘弹塑性损伤本构模型

4.1.1本构方程

4.1.2损伤演化

4.1.3三轴压缩应力状态下损伤本构方程简化

4.1.4本构方程的验证与数值计算1

4.1.4本构方程的验证与数值计算2

4.2混凝土损伤本构行为描述

4.2.1本构方程及损伤演化

4.2.2混凝土在单轴复杂加载史下的响应特性

4.2.3混凝土在三轴复杂加载史下的响应特性

4.2.4随机分布短纤维增强混凝土在三轴复杂加载史下的响应特性

4.2.5随机分布短纤维增强混凝土在循环应力作用下的寿命计算

4.3本章小结

5结论

致 谢

参考文献

攻读博士学位期间从事科研及发表论文情况

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