發(fā)布時間：2018-10-15 09:29

【摘要】：巖石材料的粘彈性和粘塑性變形是與時間相關的能量耗散行為。在Rice不可逆內變量熱力學框架下,引入兩組內變量分別用來描述在粘彈性和粘塑性變形過程中材料的內部結構調整。通過給定比余能的具體形式和內變量的演化方程,推導出內變量粘彈-粘塑性本構方程。粘彈性本構方程具有普遍性,能涵蓋Kelvin-Voigt和Poynting-Thomson在內的經典粘彈性模型的本構方程。并指出熱力學力與應力呈線性關系是組合元件模型為線性模型的根本原因。粘塑性本構方程能較好地刻畫巖石材料在粘塑性變形過程中的硬化現(xiàn)象。對模擬巖石的模型相似材料進行單軸加卸載蠕變試驗,將蠕變過程中的粘彈性和粘塑性變形分離并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對本構方程的材料參數(shù)進行辨識。試驗數(shù)據(jù)和理論曲線對比結果表明該文提出的本構方程能很好地模擬材料的蠕變行為。該類型的本構方程能為巖石工程的長期穩(wěn)定性的預測、評價以及加固分析提供基礎。
[Abstract]:The viscoelastic and viscoplastic deformation of rock materials is a time dependent energy dissipation behavior. In the thermodynamic framework of Rice irreversible internal variables, two sets of internal variables are introduced to describe the internal structure adjustment of materials during viscoelastic and viscoplastic deformation respectively. By giving the specific form of specific complementary energy and the evolution equation of internal variables, the viscoelastic-viscoplastic constitutive equation of internal variables is derived. Viscoelastic constitutive equations are universal and can cover the constitutive equations of classical viscoelastic models including Kelvin-Voigt and Poynting-Thomson. It is pointed out that the linear relationship between thermodynamic force and stress is the fundamental reason why the combined element model is linear. The viscoplastic constitutive equation can describe the hardening of rock materials during viscoplastic deformation. Uniaxial loading and unloading creep tests were carried out to simulate the similar materials in rock model. The viscoelastic deformation and viscoplastic deformation during creep were separated and the material parameters of the constitutive equation were identified according to the experimental data. The comparison between the experimental data and the theoretical curves shows that the constitutive equation proposed in this paper can well simulate the creep behavior of the material. This kind of constitutive equation can provide the basis for the prediction, evaluation and reinforcement analysis of the long-term stability of rock engineering.
【作者單位】： 清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金項目(11172150,51279086) 水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室課題項目(2013-KY-2) 教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目(NCET-13-0323)
【分類號】：TU45

【參考文獻】

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【共引文獻】

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本文編號：2272104