含水岩体非线性蠕变损伤模型及应用

岩体含水是岩体失稳的重要因素之一。将传统西原模型的线性牛顿体改为非线性牛顿体,克服了传统西原模型不能反映加速蠕变阶段非线性特征的缺点;考虑水对岩体蠕变的影响,将改进西原模型的模型参数设为含水率的函数并引入P元件,P元件所产生的变形代表是由水压的作用引起的变形量;为了量化水压对蠕变变形的影响提出水化因子λ的概念;蠕变过程中岩体的蠕变参数具有时效性,借助损伤力学的方法可以有效地实现岩体材料的劣化及蠕变参数的非定常特性;模型参数中蠕变寿命和极限强度由蠕变试验确定,其余参数由蠕变试验数据运用1st Opt软件反演得到;最后将蠕变模型应用于开挖岩体的蠕变分析中,发现岩体中的水增加了井壁的应力水平,加快了井壁的蠕变变形,这对工程实践有重要的指导意义。     

矩形板非线性蠕变损伤屈曲特性分析

基于Von Karman非线性板理论和Kachanov-Rabotnov损伤理论,建立了在横向和面内载荷共同作用下考虑蠕变损伤效应的矩形板的非线性控制平衡方程,采用有限差分法和时间增量算法对未知变量进行离散,对整个问题进行迭代求解,分析了几何非线性、荷载等因素对板非线性蠕变损伤特性的影响。     

软弱破碎油页岩蠕变特性相似材料实验研究

为研究软弱破碎油页岩巷道蠕变变形特性及变化规律,根据地质力学模型试验相似原理及油页岩岩石物理力学参数,确定以硅胶粉和河砂为骨料,以正十四烷、石膏为胶结剂,通过相似材料配比及相似材料试件基本力学参数、蠕变参数测试,得到骨胶比为1∶0.4、骨料比为5∶5的相似材料,与岩石蠕变力学特性具有一致性,基本满足软弱破碎油页岩蠕变相似模型要求的材料配比。上述结果为开展油页岩地下开采巷道运营期的变形、破坏相似材料模型试验打下了坚实的基础。     

四边简支矩形板的蠕变损伤非线性弯曲

基于Kachanov蠕变损伤理论和Von Karman非线性板理论,建立了在横向和面内载荷共同作用下蠕变损伤四边简支矩形板的非线性弯曲平衡方程,采用有限差分法进行数值迭代求解,分析了几何非线性、面内荷载等因素对板非线性蠕变损伤特性的影响．     

一种新的岩石非线性损伤蠕变模型

为描述岩石加速蠕变阶段的非线性变形规律,在广义开尔文体基础上串联一个村山体,基于Kachanov损伤率理论,建立了损伤变量D与蠕变时间的函数关系,并根据Lemaitre应变等效原理将村山体中的无损模型参数p用有效模型参数p(1-D)代替,以此来表征岩石加速蠕变阶段的非线性,建立了一种新的非线性损伤蠕变模型;根据广义塑性力学理论给出了该模型的三维蠕变方程;采用Levenberg-Marquardt非线性优化最小二乘法对红砂岩和绿片岩常规三轴压缩蠕变试验数据进行拟合,反演得到这两种岩石的蠕变模型参数。拟合结果表明:拟合曲线与试验曲线的拟合相关系数R2分别为0.999和0.992,说明该蠕变模型能较好地反映这两种岩石各阶段的蠕变曲线特征。     

四边简支矩形板的蠕变损伤非线性弯曲

 基于Kachanov蠕变损伤理论和Von Karman非线性板理论，建立了在横向和面内载荷 共同作用下蠕变损伤四边简支矩形板的非线性弯曲平衡方程，采用有限差分法进行 数值迭代求解，分析了几何非线性、面内荷载等因 素对板非线性蠕变损伤特性的影响.     

用电阻量测方法研究蠕变状态下的金属损伤

本文建议一种量测蠕变下金属损伤的方法。与其它方法相比,这个方法可用于进行在蠕变试验过程中的损伤测量,而无需使试件卸载或冷却。用此方法对试验数据进行加工就可得到在蠕变过程中的试验损伤曲线。对这些曲线的分析导致结论:材料破坏时的损伤是所加应力的递减函数。这一结论是以前所得理论结果的试验验证。     

不同应力差下非线性蠕变研究

深部工程处于复杂的环境场(应力场、温度场和渗流场)之中,引起的地下工程围岩流变破坏事故屡见不鲜。本文通过三轴蠕变实验,根据岩体流变力学和蠕变原理对影响深部岩体蠕变的因素进行了研究。用实验数据进行数值计算,得出了深部软岩巷道围岩在高地应力作用下的非线性蠕变模型,建立了应力差-时间-蠕变的定量关系,利用MATLAB软件得到了不同情况下的蠕变-时间曲线;应力差-时间-蠕变曲面。从而验证了非线性流变理论,找到了引起蠕变的主要因素应力差。并利用应力差理论分析了深部巷道围岩的蠕变破坏机理。     

岩石含水蠕变损伤模型的开发与应用

摘要：为研究岩石含水率对蠕变的影响,将含水开关与蠕变损伤阀值引入蠕变模型,实现了含水劣化与蠕变损伤在本构关系上的耦合,建立了岩石含水蠕变损伤模型。模型与某软岩的三轴压缩蠕变试验结果取得了较好的拟合效果,并由麦夸特法+通用全局优化（LM-UGO）算法反演出了模型参数随岩石含水率的变化规律。在C++语言和FLAC3D中Fish语言的环境下,通过推导模型本构方程的三维差分形式,并利用FLAC3D所提供的接口实现了模型的二次开发。通过对开发的岩石含水蠕变损伤模型进行算例验证和分析,验证了模型的可靠性,也得出了软岩巷道蠕变变形随围岩含水率增大而增加的结论,进一步反映出蠕变模拟计算中考虑岩石含水率的必要性。     

三轴加载下盐岩蠕变损伤特性的研究

基于不可逆热力学,采用内变量刻划岩石材料的不可逆变形历史,引入四阶损伤张量,建立了盐岩的蠕变损伤本构模型,对盐岩在复杂应力条件下的蠕变行为进行了描述,与实验结果比较表明该模型能较好的描述盐岩不同阶段的蠕变行为及其主要因素对盐岩蠕变特性的影响.     

Determining the Thermoviscoplastic State of Shells of Revolution Subject to Creep Damage

A technique is developed for determining the thermoviscoplastic state of shells of revolution with allowance for creep damage. The technique is based on the hypotheses of rectilinear element and the theory of deformation along paths of small curvature. The equivalent stress appearing in the kinetic equations of damage and creep is determined using a creep-rupture criterion that accounts for the stress mode and the level of irreversible strains. The technique is tested by determining the thermoviscoplastic state and time to failure of tubular specimens under a tensile force and a torque     

疲劳损伤状态的试验研究

从疲劳过程中材料显微组织结构的变化特征、疲劳损伤的非线性效应等方面进行分析与论证，提出了不存在一般意义上的“等效损伤状态”的观点，采用高－低和低－高两组循环载荷下的损伤累积试验，对传统意义上的“等效损伤状态”下的剩余寿命试验进行了验证。     

高温环境下纤维复合材料蠕变损伤的细观机理研究

首先利用复合材料纤维断裂单胞模型，编制蠕变损伤子程序，对单胞模型进行蠕变损伤分析。分析了纤维／基体弹性模量比对蠕变变形、蠕变损伤以及应力场的影响。从计算结果发现，蠕变损伤首先在纤维断裂尖端起始，然后沿着一定的角度向基体外围延伸，直至完全损伤，而且纤维／基体模量比对高温环境下的复合材料蠕变损伤产生很大的影响；纤维与基体的模量相差越大，复合材料越容易变形，抵抗蠕变变形的能力就越小，蠕变损伤越严重。经过对不同韧性的基体材料进行研究，发现基体韧性低的复合材料蠕变损伤明显高于高韧性基体复合材料，表明低韧性基体复合材料抵抗蠕变破坏的能力较低。     

基于Burgers模型考虑损伤的岩石蠕变全过程研究

岩石蠕变是一个显著的非线性问题，而经典的Burgers 模型是一种线性蠕变模型，必然不能全面地描述岩石蠕变的全过程．当岩石处于高应力水平下的加速蠕变阶段，岩石内部损伤会不断产生和累积，蠕变呈现出明显的非线性特征．为了更好地描述考虑损伤的岩石蠕变全过程，本文假定加速蠕变阶段的损伤演化方程，将损伤引入到Burgers 模型中，提出了一种非线性蠕变损伤模型．然后以乔后盐矿试件蠕变实测数据为分析案例，验证模型在应用于实际工程时的准确性和适用性．最后根据Origin 软件数值拟合的结果，表明本文所提出的非线性蠕变损伤模型能很好地描述岩石蠕变全过程，模型参数取值也在合理范围之内，模型拟合曲线与实验所得数据具有较好的一致性．     

Nonlinear Creep of Viscoelastic Organic Fibers under Tension

The nonlinearity of the creep of nylon fibers is justified based on the similarity of a set of isochronous creep curves, which also includes the instantaneous deformation curve. Nonlinear hereditary constitutive equations of creep are derived. The real values of the influence function are determined as the basic rheological characteristic of the material. The applicability of Boltzmann's, Abel's, Rzhanitsyn's, and Rabotnov's kernels is estimated quantitatively. The choice of an Abel-type kernel is justified. The calculated and experimental data are in satisfactory agreement for a loading duration of up to 1,000 hours and an order of magnitude change in the stresses __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 41, No. 7, pp. 102–115, July 2005.     

Damage Accumulation in Aluminum Alloys under Plastic Deformation and Creep

The accumulation of local and bulk damage in D16 AT and 1201 T1 aluminum alloys used in aircraft engineering is studied. The local damage level is calculated from data of thermoactivation analysis of the residual life of D16 AT alloy specimens after preliminary plastic deformation. The bulk damage level is determined from the elastic-modulus defect by measuring the natural frequency of 1201 T1 alloy specimens. Life tests of the specimens were performed at constant tensile loads and elevated temperatures. The dependence of the local damage on preliminary plastic strain at room temperature is obtained. The residual life of the specimens is calculated with allowance for the damage to the material in the initial stage of failure and compared with experimental results. Data are given on the kinetics of bulk-damage accumulation in various test regimes. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 47, No. 1, pp. 172–182, January–February, 2006.     

基于Lemaitre原理改进砂岩蠕变损伤模型研究

以煤矿巷道围岩（砂岩）为研究对象,采用MTS815.02岩石力学试验系统,对流固耦合蠕变过程中孔隙水压力作用机制展开研究,以伯格斯模型为基础,基于Lemaitre原理建立改进的伯格斯非线性蠕变损伤模型,可以得到如下主要结论：当围压越大,岩石蠕变最后一级荷载作用持续时间越长,相对经历衰减蠕变和稳定蠕变时间越长;且由最终一级破坏蠕变变形值可知,孔隙水压较小时,蠕变变形量相对较大,此时围压增大提升了岩石延性特性,但是孔隙水压增大却削弱了围压作用,由于孔隙水压使得岩石力学性能劣化,因而减少了岩石在破坏时蠕变变形量;随后基于Lemaitre原理建立的伯格斯非线性损伤蠕变模型,可以较好地描述岩石的衰减蠕变、稳定蠕变与加速蠕变阶段;且试验曲线与拟合曲线吻合度高,验证了本文所建立损伤流变模型的合理性．