基于PSO-BP网络的流变本构模型智能化识别研究

岩石流变是岩石力学问题中一个重要的研究课题,而岩石流变本构模型理论仍是目前岩石力学研究中的难点和热点问题之一.基于神经网络方法智能化识别岩石流变本构模型.基于系统辨识理论,构建了PSO-BP神经网络模型,在Matlab平台基础上编写PSO-BP网络智能化识别程序,直接根据流变试验数据,通过网络自学习,输出可以近似反映岩石流变全过程的神经网络结构化表达.将识别得到的岩石流变本构模型与原试验曲线进行拟合,并利用模型验证数据进行仿真计算,得到的仿真结果令人满意,验证了该神经网络方法直接识别岩石流变模型是可行的.     

温度作用下的岩石热弹塑性本构方程的研究

分析研究了岩石在高温高压作用下的热弹塑力学特性,研究了岩石的加、卸载过程,根据损伤力学的基本理论,推导了温度作用下岩石热弹塑性力学特性本构方程。由于岩石的损伤演化规律和塑性应变的演化规律不完全独立,所以本构方程中只需引入塑性变形的屈服准则。     

软岩非定常分数阶导数流变模型研究

岩石流变特性的研究对边坡、隧道、核废料存储等工程具有十分重要的意义.本文基于分数阶导数理论,针对软岩稳态蠕变阶段具有明显的非线性特征,将应力水平对岩石非线性蠕变特性的影响引入Abel黏壶的本构关系中,提出了一种改进的Abel黏壶,建立了一个新的非线性黏弹塑性蠕变模型,并推导了在恒应力状态下三维蠕变本构方程.论文进一步利用软岩流变试验数据对模型参数进行了拟合分析,模型能够较好的模拟软岩流变的全过程,验证了本文模型的正确性与合理性.     

含孔隙冻融岩石的损伤本构模型

针对现有损伤本构模型所存在的局限与不足,在深入研究孔隙岩石变形破坏特征的前提下,将岩石视为孔隙、损伤与未损伤3部分。以孔隙率反映岩石体积变化,基于weibull随机分布,依据损伤力学原理,确立含孔隙冻融岩石的损伤本构模型,并以理论表达的形式确定模型参数,最后利用冻融岩石的力学特性试验结果验证其合理性。结果表明:推导的本构模型与试验结果吻合较好,且岩石初始阶段时孔隙压密以及应变软化特性都能更好地反映出来;通过峰值条件获得的模型参数表达式,可反映冻融岩石的损伤演化与变形破坏的一般规律,增强了模型的适用性。     

修正的广义开尔文粘弹塑性岩石本构模型变形参数特性研究

广义开尔文流变模型被广泛应用于描述岩质边坡开挖过程中岩体的粘弹性变形分析.由于岩质边坡在开挖过程中岩体的变形是粘弹性和塑性变形综合作用的结果,因此广义开尔文流变模型不能较好地表达岩质边坡在开挖过程中的变形.文章针对岩质边坡在开挖过程中边坡岩体表现出来明显的粘弹塑性变形特征,采用FLAC3D数值软件对符合修正的广义开尔文粘弹塑性本构模型的岩石试件进行单轴压缩数值试验,获得该粘弹塑性本构模型变形参数的基本特性,为岩质边坡开挖岩体粘弹塑性本构模型的选择提供参考.     

单轴压缩下岩石损伤统计本构模型与试验研究

基于岩石应变强度理论和岩石强度的随机统计分布假设,采用损伤力学理论,建立了能够反映残余强度的单轴压缩下岩石损伤统计本构模型．利用伺服试验机对大理岩进行了单轴压缩试验．基于试验结果确定出损伤统计本构模型参数,理论结果和试验结果吻合较好．     

正交各向异性岩石弹性参数的空间展布

岩石力学参数是研究井壁稳定和压裂改造的基础参数,其值可以根据刚度矩阵来计算。目前基于刚度矩阵计算岩石力学参数的模型均将地层视为VTI介质,欠缺对实际地层中大量存在的ORT特征的考虑,并忽视了观测坐标系对岩石力学性质的影响。本研究考虑页岩气地层ORT特性,基于岩石本构方程,推导出岩石力学参数的刚度参数表达式。首先,从岩石本构关系出发,推导出岩石力学参数的刚度矩阵表达式;其次,考虑井眼与地层的交角,结合岩石力学参数的定义,通过坐标变换,建立了观测坐标系下岩石力学参数的计算方法,并对不同观测坐标系下的岩力学参数进行了分析比较;最后,考虑实际地层由页岩-砂岩互层组成,研究了砂岩含量的变化对观测坐标系下岩石力学参数的影响。     

弹一粘弹塑性岩石本构模型的探讨

本文通过对岩石流变特性的分析,建立了弹一粘弹塑性岩石的本构模型,并进行了实验验证。由于本模型能将岩石的弹性变形阶段与非弹性段分开,实用于边界元法解地下工程问题。     

基于西原体模型的非定常岩石蠕变模型

为了能反映岩石稳定蠕变阶段力学参数的非线性和准确模拟岩石加速蠕变变形,通过将非线性函数引入Kelvin模型和构建一个关于蠕变破坏时间的损伤黏性元件进而得到一个非线性损伤西原体模型;基于塑性力学理论,推导了该模型的本构方程、一维和三维蠕变方程;引入蠕变试验数据验证该模型并对模型参数进行分析.结果表明该模型对不同形式的岩石...     

基于广义Kelvin模型的三维流变损伤本构模型

岩石加速流变阶段蠕变损伤引起的附加蠕变是导致岩石破坏加快的重要原因．以一维广义Kelvin体应力应变关系为基础,推演三维流变本构方程,并引入Kaehanov损伤演化方程,建立了基于广义Kelvin模型的三维流变损伤本构模型．通过对花岗片麻岩三轴流变试验结果的模拟,验证了该模型的有效性．结果表明：基于广义Kelvin模型的流变损伤本构模型可以反映花岗片麻岩的减速蠕变和等速蠕变过程,并且可较理想地反映加速蠕变过程．     

岩石节理流变力学特性及其本构模型

通过对锦屏二级水电站大理岩节理进行剪切流变试验,分析了当剪切应力恒定、不同法向应力作用下的节理蠕变变形特性;根据传统的老化理论及遗传蠕变理论,提出了能够考虑法向应力影响的岩石节理剪切流变本构模型.最后,采用大理岩节理剪切流变试验数据确定了剪切流变模型的参数.将流变模型曲线和试验结果进行比较,结果表明该模型能够较好地描述不同法向应力和剪切应力作用下节理蠕变的变形规律.     

在围压冲击条件下岩石损伤粘塑性本构关系

基于简单的机械模型导出了岩石类材料在损伤状态下的应力应变关系，通过对适合与岩石类工程材料的内时定义的适当修正，将材料所受围压和应变率引入到本构关系中，导出了岩石在围岩压条件下的内时粘塑损伤本构关系，用所建立的本构方程描述了石岩在围压条件下的动态应力应变响应特性。结果表明，岩石的动态损伤使得材料的抗力明显降低，围压使得材料的抗力明显增加，考虑损佃的本构方程比未计及损佃的本构方程更好地描述了在围压条件下岩石动态损伤的实验现象。这一工作对深层岩石动态的研究提供了一种方法。     

基于遗传规划的岩石流变模型辨识

将遗传规划方法用于岩体流变模型辨识中,该方法不需要事先假定流变模型的形式,可以一次性地同时确定流变模型的结构形式及参数,避免了模型假定所带来的误差.采用Matlab语言编制的遗传规划程序对红板岩的蠕变实验进行了研究,得出了常应力水平下,应变与时间的非线性关系,并将其结果与基于最小二乘的西原体蠕变模型参数识别的结果进行了对比,结果表明:遗传规划用于岩石的流变模型辨识是可行的.     

岩体流变本构模型的辨识及其应用

把初始地应力及一定形状洞室的开挖作为已知输入,洞周不同点在不同时刻的位移实测值作为已知的输出,多次使用最小二乘法及优化技术,建立了一套岩体流变本构模型辨识的理论和方法,并编制了计算机程序,对具有流变性态的任何地下工程岩体,可方便地确定其流变本构模型．     

软岩流变模型实验相似准则的推演及应用

为了解决室内围岩力学特性测试周期长、效率低,难以为进展中的工程支护提供及时、准确地科学指导问题,利用相似理论量纲分析法导出软岩模型试验中模型和原型应满足的相似准则,得出软岩模型试验中弹性阶段、屈服阶段、流变及应力松弛过程中模型与原型的各个物理量间必须满足的相似关系.结果表明:选用合适的相似材料不仅可模拟软岩的流变特性,还可得到原型试验和模型试验大的时间比.为探索简便、快速、高效的测试软岩流变特性的新方法提供了重要的理论依据.     

多组节理岩体洞室的蠕变特性及其粘弹塑性效应

本文在岩体节理面剪切蠕变试验和完整岩石扭转蠕变试验的基础上,探讨了多组节理岩体的剪切变形规律、各向异性性态及其时间效应,用试验论证了对节理面采用所建议的“弹-粘塑性”力学模型的正确性,分别推导了在不同应力状态下节理面、完整岩石和多组节理岩体粘塑性应变速率的计算公式,提出了节理岩体大断面洞室考虑分步开挖和不同支护时间的粘弹塑性有限元数值方法.通过对某地下工程实例的计算,得出多组节理岩体洞室稳定的定景分析和评价,以及工程设计和施工的若干合理化建议.     

龙头山特大断面公路隧道流变模型辨识(英文)

基于室内土样的流变试验结果和现场监控量测数据,结合岩土流变本构理论,并参考相关工程资料,对龙头山隧道洞口段 V 级围岩、洞身段 II～IV 级围岩的流变模型进行了辨识,为系统进行龙头山隧道工程的流变效应研究奠定了基础.     

生物质压缩成型过程模型研究现状

概述了国内外生物质压缩成型模型研究现状,就生物质压缩成型的四个阶段分别论述并分析了在每个阶段所使用的力学模型,将各个模型的适用条件进行比较。发现传统的模型分为表示压力与变形关系的黏弹塑性模型和描述压力与压缩密度的数学模型,其中黏弹塑性模型较为常见。此外还有无须确定屈服面主要研究生物质内部特性以内时理论为基础的热黏塑性本构模型和以热力学理论为基础、以唯象法为原理、以自由能形式推导,通过内变量连续地描述材料的各种变形的黏弹塑性统一本构模型。其不以屈服面存在与否为前提,可以用一组方程描述材料的全部变形过程,指出了力学模型新的研究方向。