岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (10): 2855-2864.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0165

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基于数字散斑相关方法和有限元法的岩土 材料力学参数反演

宋义敏,凌小康,张敬宗,朱晨利,任何,苑德顺   

  1. 北方工业大学 土木工程学院,北京 100144
  • 收稿日期:2021-01-28 修回日期:2021-06-25 出版日期:2021-10-11 发布日期:2021-10-20
  • 作者简介:宋义敏,男,1972年生,博士,教授,主要从事岩石力学理论与试验方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51774015)。

Inversion of mechanical parameters of geomaterials based on DSCM-FEM

SONG Yi-min, LING Xiao-kang, ZHANG Jing-zong, ZHU Chen-li, REN He, YUAN De-shun   

  1. School of Civil Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China
  • Received:2021-01-28 Revised:2021-06-25 Online:2021-10-11 Published:2021-10-20
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51774015).

摘要: 基于Mohr-Coulomb和修正Drucker-Prager本构模型,开展基于数字散斑相关方法和有限元法(DSCM-FEM)的相似模型力学参数反演方法研究。进行相似模型试验,以数字散斑相关方法作为试验观测手段,分析得到的模型加载过程中表面位移场作为测量值,通过有限元法得到的位移场作为仿真值,构建反问题模型,分别基于Mohr-Coulomb本构模型和修正Drucker-Prager本构模型,利用优化算法对相似模型的力学参数进行反演。研究结果表明:所提出的DSCM-FEM力学参数反演方法使得散斑区域内位移测量值和位移仿真值在数值上和规律上都吻合,基于修正Drucker-Prager本构模型的反演精度更高。

关键词: 模型试验, 本构模型, 数字散斑相关方法, 有限单元法, 力学参数, 鱼群算法

Abstract: Based on Mohr-Coulomb and modified Drucker-Prager constitutive model, the inversion method of mechanical parameters of similarity model is performed using digital speckle correlation method and finite element method (DSCM-FEM). The similarity model test is carried out, the digital speckle correlation method is used as the experimental observation method, the surface displacement field is analyzed as the measured value during the loading of the model, and the displacement field obtained by the finite element method is used as the simulation value to construct the inverse problem model. The mechanical parameters of similar models are reversed by the optimization algorithm based on the Mohr-Coulomb and the modified Drucker-Prager constitutive model respectively. The test results reveal that the measurements and simulation displacements in the speckle area obtained by the proposed DSCM-FEM mechanical parameter inversion method match both numerically and regularly. The inversion constitutive model based on the modified Drucker-Prager model has higher inversion accuracy.

Key words: model test, constitutive model, digital speckle correlation method, finite element method, mechanical parameters, fish school algorithm

中图分类号: TU 411
[1] 侯克鹏, 江帆, 张超, 龚晶汉, . 土石混合体−基岩接触面剪切的基覆面形态效应[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 271-284.
[2] 赵凯, 马洪岭, 施锡林, 李银平, 杨春和, . 基于蠕变疲劳本构模型的压气蓄能盐穴长期稳定性评估[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 1-12.
[3] 蔡玉娟, 蔡静森, 任少文, 刘锴, 陈劲, 李漪, . 岩溶区非均质岩组岩体力学参数快速估计方法研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2749-2762.
[4] 来志强, 白盛元, 陈林, 邹维列, 徐书岭, 赵连军, . 环式管袋堆场蓄淤脱水特性试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2805-2815.
[5] 黄大维, 卢文剑, 罗文俊, 余珏, . 盾构隧道同步注浆对砂土地层竖向位移与周围土压力影响试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2837-2846.
[6] 屈俊童, 时启壮, 郭颖杰, 张 翔, 刘 熠, 蒋德阳. 冻融循环作用下冰碛土力学特性及损伤机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2859-2872.
[7] 宋伟涛, 张佩, 杜修力, 林庆涛, . 土性对浅埋盾构隧道施工地层响应影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2179-2188.
[8] 杨爱武, 程姝晓, 梁振振, 华谦谦, 杨少朋. 高含水率吹填土大变形固结与流变叠加效应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 1977-1987.
[9] 梁庆国, 李景, 张崇辉, 刘彤彤, 孙志涛, . 基底均匀膨胀作用下黄土−泥岩复合地层隧道衬砌力学响应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1811-1824.
[10] 杨柏, 覃超, 张银海, 王威, 肖世国, . 下伏溶洞的高嵌岩比基桩承载特性模型试验[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1839-1850.
[11] 刘红帅, 杨健生, 宋东松, 孙强强, . 近场脉冲和非脉冲地震动作用下干砂场地响应的离心振动台模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1429-1441.
[12] 都海龙, 金爱兵, 秦文静, 商瑞豪, 王传江, 马赛, . 单轴压缩下水泥注浆煤岩力学性能及损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1521-1533.
[13] 石湛, 章铁军, 李美香, 陶司记, 伯音, 李云波, . 泥水平衡盾构仓内水平冻结温度场的模型试验[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1534-1544.
[14] 柴红涛, 文松霖, . 组合荷载作用下桩基承载力屈服包络线特性离心模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1556-1562.
[15] 任一青, 陈保国, 任国卿, 杨振忠, 徐方. 涵顶-涵侧减载条件下高填方箱涵施工期受力特性[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1153-1162.
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