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考虑损伤的软弱夹层剪切流变模型及程序实现

祝鑫 胡斌 李京 崔凯 魏二剑 刘杨

祝鑫,胡斌,李京,等. 考虑损伤的软弱夹层剪切流变模型及程序实现[J]. 水利水运工程学报,2021(6):124-132. doi:  10.12170/20201228002
引用本文: 祝鑫,胡斌,李京,等. 考虑损伤的软弱夹层剪切流变模型及程序实现[J]. 水利水运工程学报,2021(6):124-132. doi:  10.12170/20201228002
(ZHU Xin, HU Bin, LI Jing, et al. Study on shear rheology constitutive model of weak interlayer considering damage and its program realization[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(6): 124-132. (in Chinese)) doi:  10.12170/20201228002
Citation: (ZHU Xin, HU Bin, LI Jing, et al. Study on shear rheology constitutive model of weak interlayer considering damage and its program realization[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(6): 124-132. (in Chinese)) doi:  10.12170/20201228002

考虑损伤的软弱夹层剪切流变模型及程序实现

doi: 10.12170/20201228002
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41672317,U1802243);湖北省技术创新专项(重大项目)(2017ACA184)
详细信息
    作者简介:

    祝 鑫(1995—),男,湖北十堰人,硕士研究生,主要从事岩石流变方面的研究。E-mail:1056986271@qq.com

    通讯作者:

    胡 斌(E-mail:hbin74@wust.edu.cn

  • 中图分类号: TU485

Study on shear rheology constitutive model of weak interlayer considering damage and its program realization

  • 摘要: 自然界中岩体破坏的主要形式是沿着滑面的剪切破坏,且主要表现为剪切流变损伤特征。根据软弱夹层不同剪切应力水平下的试验数据分析,引入可以表征其流变过程中参数损伤的变量D,提出了一个基于D的可以反映软弱夹层加速流变特性的黏弹塑性非线性流变模型,与伯格斯模型串联构成了一个能全面反映3个流变阶段的新的软弱夹层剪切流变损伤模型。基于FLAC3D使用C++语言对该流变损伤模型进行了二次开发,与室内流变试验进行了对比验证。结果表明:(1)每级剪应力下,其瞬时应变均较为接近,且经过相同时间的应力加载后,无论是稳定后的应变值还是加速阶段的应变值也均较为接近。(2)数值模拟试验中,当施加的剪切荷载未达到屈服应力时,其减速阶段历时较室内试验的历时短,即更快地达到稳定流变阶段;而当施加的剪切荷载超过屈服应力阈值时,其加速流变阶段位移变化速率大于室内试验的,且最终的位移比室内试验位移稍大。
  • 图  1  a不同取值下损伤变量D的趋势曲线

    Figure  1.  Trend curve of damage variable D under different values of a

    图  2  黏弹塑性流变模型

    Figure  2.  Viscoelastic plastic rheological model

    图  3  非线性流变损伤模型

    Figure  3.  Nonlinear rheological damage model

    图  4  数值试验模型

    Figure  4.  Numerical test model

    图  5  数值试验结果塑性区分布

    Figure  5.  Plastic zone distribution of numerical test result

    图  6  数值曲线与试验数据曲线

    Figure  6.  Numerical and experimental data curves

    表  1  软弱夹层力学参数

    Table  1.   Mechanical parameters of weak interlayer

    试件尺寸
    /mm3
    轴向压力
    /MPa
    剪切屈服强度
    /MPa
    黏聚力
    /MPa
    内摩擦角
    150×150×1500.50.4230.09629.6
    1.00.651
    1.50.964
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    表  2  不同剪切应力下流变模型参数

    Table  2.   Parameters of creep model under different shear stress levels

    τ
    /MPa
    k1
    /GPa
    k2
    /GPa
    η1
    /(GPa·h)
    η2
    /(GPa·h)
    k3
    /GPa
    η3
    /(GPa·h)
    a
    0.100.3191.069.310.99
    0.190.0721.097.261.13
    0.290.0642.414.511.76
    0.390.0613.233.322.35
    0.590.0461.690.231.480.4630.0284.78
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-28
  • 网络出版日期:  2021-10-23
  • 刊出日期:  2021-12-15

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