买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：中南大学;中国水利水电第八工程局有限公司

摘要：本发明公开了一种岩石非线性蠕变模型建立方法，包括进行室内岩石单轴压缩试验，获取岩石的平均压缩强度；采用分级加载方式进行室内岩石蠕变试验；绘制室内岩石蠕变试验获得的岩石全应变‑时间曲线和岩石在不同应力水平下的分级应变‑时间曲线分类；进行蠕变模型的元件种类识别，构建初始蠕变模型；拟合岩石加速蠕变阶段蠕变速率与对应的蠕变时间历程之间的非线性关系；最终获得岩石非线性蠕变模型的本构方程和蠕变方程。本发明考虑到了岩石的各向异性、不均质性和非线性特性，能够很好地描述岩石处于不同应力状态的瞬时蠕变、减速蠕变、稳定蠕变或加速蠕变特征，能够较精确的描述岩石各个蠕变阶段的非线性特征，具有更广的适用性。

主权项：1.一种岩石非线性蠕变模型建立方法，其特征在于包括如下步骤：S1.进行岩石单轴压缩试验，获取岩石的平均压缩强度；S2.根据岩石的平均压缩强度，采用分级加载方式进行岩石蠕变试验；S3.绘制岩石蠕变试验获得的岩石全应变-时间曲线和岩石在不同应力水平下的分级应变-时间曲线；岩石蠕变试验获得的岩石全应变-时间曲线包括：低应力状态的瞬时蠕变和减速蠕变形式的曲线，低应力状态蠕变曲线最终趋于一条斜率为0的水平直线；中应力状态的瞬时蠕变、减速蠕变和稳定蠕变的曲线，中应力状态蠕变曲线最终趋于一条带有固定斜率的直线；高应力状态的瞬时蠕变、减速蠕变、稳定蠕变和加速蠕变的曲线，高应力状态为一条非线性曲线；S4.对岩石在不同应力水平下的分级应变-时间曲线进行分类；根据岩石在不同应力水平下的分级应变-时间曲线，具体分为低应力状态的瞬时蠕变和减速蠕变形式的曲线；中应力状态的瞬时蠕变、减速蠕变和稳定蠕变的曲线；高应力状态的瞬时蠕变、减速蠕变、稳定蠕变和加速蠕变的曲线；S5.根据岩石在不同应力水平下的分级应变-时间曲线进行蠕变模型的流变元件种类识别，构建初始蠕变模型；包括如下步骤：A1.将蠕变模型分为若干个元件，识别蠕变模型的元件种类；A2.根据不同的应力水平下的分级应变-时间曲线建立元件的本构方程或蠕变方程，包括：Hooke体为具有瞬时应变特征的弹簧元件；Newton体为具有弹性后效性质的黏性元件；具有应力阈值的开关元件和塑性元件；具有非线性特性的非线性黏性元件；流变元件包括基本流变元件，基本流变元件包括：B1.蠕变变形的瞬时变形特征，采用Hooke体来描述，Hooke体的本构方程：σ'＝E'ε'其中，σ'表示低应力状态模型的应力；E'表示低应力状态模型的弹性模量；ε'表示施加于低应力状态模型的应力为σ'时对应的应变；B2.蠕变变形的弹性后效特征，采用Newton体来描述，Newton体的蠕变方程： 其中，σ”表示中应力状态模型的应力；η”表示中应力状态模型的黏滞系数；ε”表示施加于中应力状态模型的应力为σ”时对应的应变率；B3.设定开关元件的应力门槛值σK，当开关元件受到的应力σ小于开关元件的应力门槛值σK时，开关元件关闭，与开关元件并联的所有元件不发挥作用；当开关元件受到的应力σ大于开关应力门槛值σK时，开关元件打开，与开关元件并联的若干元件发挥作用；B4.塑性元件的应变表现为：当塑性元件受到的应力小于塑性元件的屈服极限σs时，应变为0；当塑性元件受到的应力大于塑性元件的屈服极限σs时，应变不为0；S6.拟合岩石加速蠕变阶段蠕变速率与对应的蠕变时间历程之间的非线性关系；S7.采用识别的蠕变模型和拟合的岩石加速蠕变阶段蠕变速率与对应的蠕变时间历程之间的非线性关系，获得岩石非线性蠕变模型的本构方程和蠕变方程；包括如下步骤：C1.当施加的应力σ＜σK＜σs时，σK为开关元件的应力门槛值；σs为塑性元件的屈服极限；计算蠕变模型本构方程；包括当施加的应力σ＜σK＜σs时，σK为开关元件的应力门槛值；σs为塑性元件的屈服极限；获得的蠕变模型本构方程为： 其中，ε01＝ε0+ε1η1，ε0为瞬时蠕变，ε1为减速蠕变阶段的蠕变，η1为广义Kelvin体中Newton体的黏滞系数；E0表示广义Kelvin体中串联Hooke体的弹性系数；E1表示广义Kelvin体中并联Hooke体的弹性系数；表示应力σ对时间的一阶导数；C2.当施加的压力σK＜σ＜σs时，σK为开关元件的应力门槛值；σs为塑性元件的屈服极限；计算蠕变模型的本构方程；包括当施加的压力σK＜σ＜σs时，σK为开关元件的应力门槛值；σs为塑性元件的屈服极限；获得的蠕变模型本构方程为： 其中，ε012＝ε0+ε1+ε2，表示ε012对时间的一阶导数；表示ε012对时间的二阶导数；ε0为瞬时蠕变，ε1为减速蠕变阶段的蠕变，ε2为稳定蠕变阶段的蠕变；η1为广义Kelvin体中Newton体的黏滞系数；η2表示带开关黏性体中Newton体的黏滞系数；E0表示广义Kelvin体中串联Hooke体的弹性系数；E1表示广义Kelvin体中并联Hooke体的弹性系数；表示应力σ对时间的一阶导数；表示应力σ对时间的二阶导数；C3.当施加的应力σ＞σs时，通过伯格斯模型的本构方程与非线性黏塑性体的本构方程计算岩石非线性蠕变模型的本构方程；包括岩石非线性蠕变模型的本构方程为： 其中，σ表示施加的应力；σK为开关元件的应力门槛值；σs为塑性元件的屈服极限；ε01＝ε0+ε1η1，ε0为瞬时蠕变，ε1为减速蠕变阶段的蠕变，η1为广义Kelvin体中Newton体的黏滞系数；ε012＝ε0+ε1+ε2，ε2为稳定蠕变阶段的蠕变；表示ε012对时间的一阶导数；表示ε012对时间的二阶导数；表示ε对时间的一阶导数；表示ε对时间的二阶导数；η2表示带开关黏性体中Newton体的黏滞系数；η3t表示非线性黏塑性体中非线性黏性体的黏滞系数；E0表示广义Kelvin体中串联Hooke体的弹性系数；E1表示广义Kelvin体中并联Hooke体的弹性系数；表示应力σ对时间的一阶导数；表示应力σ对时间的二阶导数；C4.求解岩石非线性蠕变模型的蠕变方程；岩石非线性蠕变模型的蠕变方程包括： 其中，ε表示模型产生的总应变；t表示加速蠕变阶段蠕变经历的时间；σ0为在初始时刻施加的应力；σK为开关元件的应力门槛值；σs为塑性元件的屈服极限；η1为广义Kelvin体中Newton体的黏滞系数；η2表示带开关黏性体中Newton体的黏滞系数；η3t表示非线性黏塑性体中非线性黏性体的黏滞系数；E0表示广义Kelvin体中串联Hooke体的弹性系数；E1表示广义Kelvin体中并联Hooke体的弹性系数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 中国水利水电第八工程局有限公司 一种岩石非线性蠕变模型建立方法