软岩的动态力学本构模型

赵光明; 谢理想; 孟祥瑞

doi:10.11883/1001-1455(2013)02-0126-07

软岩的动态力学本构模型

重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆400044;

安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室,安徽淮南232001

基金项目:

国家自然科学基金项目(51174005,51134012)

安徽高校省级自然科学研究重点项目(KJ2011A085)

重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室访问学者基金项目

霍英东青年教师基金基础性研究课题(121050)

计量

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Aconstitutivemodelforsoftrockunderimpactload

KeyLaboratoriesoftheMinistryofEducationofChinaforChinaSouthwest

ResourceExploitationandEnvironmentalDisasterControlEngineering,

Funds:

NationalNaturalScienceFoundationofChina(51174005,51134012)

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Corresponding author: XieLi-xiang

摘要: 利用分离式霍布金森压杆实验系统(SHPB)对2种典型的软岩砂质、泥岩进行动态力学性能测试, 测试的应力应变曲线表现出显著的应变硬化和塑性流动等复杂的动态力学特性。基于实验结果,在朱-王-唐模型的基础上,并且考虑软岩本身结构缺陷的影响,建立了一种适应软岩材料的黏弹性统计损伤模型。该模型由2个Maxwell体和1个损伤体并联组成,2个Maxwell体用来描述对软岩高分子材料的高低应变率响应以及软岩材料在动载作用下的塑性变形特性,考虑软岩材料本身缺陷的影响,用一个损伤体代替朱-王-唐模型中的非弹性弹簧。利用黏弹性统计损伤模型对不同应变率下软岩材料的动态应力应变曲线进行拟合,拟合曲线与测试曲线一致性良好。

关键词:

Abstract: Twokindsoftypicalsoftrockmaterials,mudstoneandsandymudstone,werechosenasthe researchedobjectives.Andtheiruniaxialdynamiccompressivepropertiesweretestedbyusingasplit Hopkinsonpressurebarsystem.Theobtainedstress-straincurvestakeoncomplexdynamiccharacteristicssuchasdistinctstrainhardeningandplasticfloweffects. Withaviewtotheaboveexperimentalresults, aviscoelasticstatisticaldamagemodelwasproposedbasedontheZhu-Wang-Tangmodel byconsideringtheinfluencesofdefectsinsoftrockmaterials.Theproposedmodelwasmadeupof twoMaxwellelementsandonestatisticaldamageelementinparallelconnection,inwhichthetwo Maxwellelementswithdifferentrelaxingtimesreflectingtheviscoelasticresponsesofsoftrockmaterialsatlowandhighstrainrates, respectively,andthestatisticaldamageelementtakingtheplaceof thenonlinearspringintheZhu-Wang-Tangmodel.Theexperimentaldatawerefittedtotheproposed model.Thefittedstress-traincurvesatdifferentstrainratesareinagreementwiththeexperimental ones

Key words:

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