一种新的岩石非线性黏弹塑性流变模型

›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (7): 2076-2080.

一种新的岩石非线性黏弹塑性流变模型

宋勇军^{1, 2}，雷胜友¹，韩铁林³

1.长安大学公路学院，西安 710064；2.西京学院工程技术系，西安 710123；3.西安理工大学岩土工程研究所，西安 710048

收稿日期:2011-04-27 出版日期:2012-07-11 发布日期:2012-07-13
作者简介:宋勇军，男，1979年生，博士研究生，主要从事岩石力学方面的教学和研究工作。

A new nonlinear viscoelasto-plastic rheological model for rocks

SONG Yong-jun^{1, 2}, LEI Sheng-you¹, HAN Tie-lin³

1. School of Highway, Chang’an University, Xi’an 710064, China; 2. Department of Engineering Technology, Xijing University, Xi’an 710123, China; 3. Research Institute of Geotechnical Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China

Received:2011-04-27 Online:2012-07-11 Published:2012-07-13

摘要/Abstract

摘要： 借鉴经典元件组合模型的建模思路，将含分数阶微积分的软体元件与弹簧元件串联，结合一个幂函数黏塑性体，提出一种新的四元件非线性黏弹塑性流变模型，并给出该模型的本构方程和蠕变方程，得到在不同应力条件下的蠕变曲线。可以发现，岩石稳定蠕变阶段的非线性渐变过程和加速蠕变阶段蠕变速率的快慢程度可通过调整蠕变参数进行有效地模拟。在较低应力水平时，模型能够有效地刻画岩石的初始蠕变和稳定蠕变；当应力水平超过岩石的长期强度时，能够反映加速蠕变特性。利用该模型对试验数据拟合的结果表明，含有软体元件和幂函数黏塑性体的非线性流变模型能够有效地描述岩石的蠕变特性，减少组合模型中的元件个数和参数数量。

关键词: 分数阶微积分, 软体元件, 非线性流变模型, 加速蠕变

Abstract: By means of classic element combination modeling ideas, making fractional calculus soft-matter element and spring element in series and combining a visco-plastic body of power function, a new nonlinear viscoelasto-plastic rheological model with four elements is put forward. The constitutive equation and creep equation of the model are given and the creep curves in different stress conditions are obtained. It can be found that nonlinear gradual change process of steady creep phase and creep speed rate of accelerated creep stage of rock can be effectively simulated by adjusting creep parameters. In lower stress level, the model can describe the initial creep and steady creep of rocks. Moreover, if the stress level exceeds the long-term strength of rocks, the model can reflect the accelerated creep characteristics. The fitted results show that the nonlinear rheological model which contains soft-matter element and visco-plastic body of power function can effectively describe the creep properties of rocks and reduce the number of components and parameters of combination model.

Key words: fractional calculus, soft-matter element, nonlinear rheological model, accelerated creep

中图分类号:

TU 452

宋勇军，雷胜友，韩铁林 . 一种新的岩石非线性黏弹塑性流变模型[J]. , 2012, 33(7): 2076-2080.

SONG Yong-jun , LEI Sheng-you , HAN Tie-lin . A new nonlinear viscoelasto-plastic rheological model for rocks[J]. , 2012, 33(7): 2076-2080.

参考文献

相关文章 15

[1]	金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[2]	刘斌, 许宏发, 董璐, 马语卿, 李可良, . 岩盐循环荷载下基于DS黏壶的非线性流变模型研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 107-114.
[3]	孙逸飞，沈扬，刘汉龙,. 粗粒土的分数阶应变率及其与分形维度的关系[J]. , 2018, 39(S1): 297-302.
[4]	张玉，王亚玲，俞缙，张晓东，栾雅琳，. 深层膏质泥岩蠕变特性及非线性蠕变模型研究[J]. , 2018, 39(S1): 105-112.
[5]	张春晓，肖宏彬，包嘉邈，尹亚虎，尹铎霖. 膨胀土应力松弛的分数阶模型[J]. , 2018, 39(5): 1747-1752.
[6]	孙逸飞，沈扬. 基于分数阶微积分的粗粒料静动力边界面本构模型[J]. , 2018, 39(4): 1219-1226.
[7]	雷华阳，卢海滨，王学超，李宾，任倩,. 振动荷载作用下软土加速蠕变的微观机制研究[J]. , 2017, 38(2): 309-316.
[8]	张玉，王亚玲, 张晓东，李静，栾雅琳. 高埋深储层膏质泥岩蠕变力学特性试验研究[J]. , 2017, 38(11): 3179-3186.
[9]	王其虎，叶义成，刘艳章，姚囝, . 考虑初始损伤和蠕变损伤的岩石蠕变全过程本构模型[J]. , 2016, 37(S1): 57-62.
[10]	何志磊，朱珍德，朱明礼，李志敬，. 基于分数阶导数的非定常蠕变本构模型研究[J]. , 2016, 37(3): 737-744.
[11]	何明明，李宁，朱才辉，陈蕴生，. 岩石分数阶体积变形模型及其试验研究[J]. , 2016, 37(11): 3137-3144.
[12]	徐国文，何川，胡雄玉，王士民. 基于分数阶微积分的改进西原模型及其参数智能辨识[J]. , 2015, 36(S2): 132-138.
[13]	孙凯，陈正林，陈剑，徐学燕 , . 一种基于修正西原模型的冻土蠕变本构关系[J]. , 2015, 36(S1): 142-146.
[14]	丁靖洋，周宏伟，陈琼，刘迪，刘建锋,. 盐岩流变损伤特性及本构模型研究[J]. , 2015, 36(3): 769-776.
[15]	吴斐，刘建锋，武志德，边宇，周志威,. 盐岩的分数阶非线性蠕变本构模型[J]. , 2014, 35(S2): 162-167.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed