基于不可逆内变量热力学的岩石材料粘弹-粘塑性本构方程
[Abstract]:The viscoelastic and viscoplastic deformation of rock materials is a time dependent energy dissipation behavior. In the thermodynamic framework of Rice irreversible internal variables, two sets of internal variables are introduced to describe the internal structure adjustment of materials during viscoelastic and viscoplastic deformation respectively. By giving the specific form of specific complementary energy and the evolution equation of internal variables, the viscoelastic-viscoplastic constitutive equation of internal variables is derived. Viscoelastic constitutive equations are universal and can cover the constitutive equations of classical viscoelastic models including Kelvin-Voigt and Poynting-Thomson. It is pointed out that the linear relationship between thermodynamic force and stress is the fundamental reason why the combined element model is linear. The viscoplastic constitutive equation can describe the hardening of rock materials during viscoplastic deformation. Uniaxial loading and unloading creep tests were carried out to simulate the similar materials in rock model. The viscoelastic deformation and viscoplastic deformation during creep were separated and the material parameters of the constitutive equation were identified according to the experimental data. The comparison between the experimental data and the theoretical curves shows that the constitutive equation proposed in this paper can well simulate the creep behavior of the material. This kind of constitutive equation can provide the basis for the prediction, evaluation and reinforcement analysis of the long-term stability of rock engineering.
【作者单位】: 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金项目(11172150,51279086) 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室课题项目(2013-KY-2) 教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-13-0323)
【分类号】:TU45
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 ;A unified viscoplasticity constitutive model based on irreversible thermodynamics[J];Science in China(Series E:Technological Sciences);2008年04期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 付志前;单向土工格栅加筋土的流变模型[J];四川建筑科学研究;2004年02期
2 李献文;不可逆热力学的等熵产面及其在化学中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年03期
3 陈艳,刘宁;润扬大桥北锚变更方案的变形和应力比较[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年01期
4 刘学增,熊少明,刘沛;层状地层粘弹性优化反分析与混合遗传算法[J];地下空间;2003年04期
5 赵永辉;润扬长江大桥北锚碇土体流变特性的试验研究[J];地下空间;2003年04期
6 郑永来,潘杰,韩文星;软土地铁隧道沉降分析[J];地下空间与工程学报;2005年01期
7 邝宏柱;刘学增;;层状地层横观各向同性粘弹性优化反分析[J];地下空间与工程学报;2006年01期
8 沈明荣;张学进;;规则齿形结构面剪切蠕变本构方程的参数分析[J];地下空间与工程学报;2006年06期
9 齐明山;徐正良;崔勤;宁佐利;;风化破碎类花岗岩三轴流变试验研究[J];地下空间与工程学报;2007年05期
10 尹土兵;李夕兵;周子龙;洪亮;叶洲元;;粉砂岩高温后动态力学特性研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
相关会议论文 前10条
1 张志毅;孟海利;杨年华;薛里;;爆炸加固软土地基机理的试验研究[A];中国力学学会工程爆破专业委员会《2011全国爆破理论研讨会》论文选编[C];2011年
2 王志俭;殷坤龙;简文星;;万州区红层软弱夹层蠕变试验研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
3 于浩;李海芳;温彦锋;徐泽平;;九甸峡堆石料三轴蠕变试验初探[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 陈国庆;冯夏庭;周辉;陈炳瑞;黄书岭;张传庆;;锦屏二级水电站引水隧洞长期稳定性数值分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
5 齐明山;徐正良;崔勤;宁佐利;;厦门海底隧道围岩流变特性及其特征曲线[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
6 黄明;刘新荣;;周期循环荷载下Kelvin蠕变模型特性探讨[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
7 王娟;亢一澜;秦庆华;李晓奇;肖霞;;考虑时间效应的软材料粘接界面力学模型与实验表征[A];损伤、断裂与微纳米力学进展:损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
8 唐世斌;唐春安;李连崇;张永彬;;湿度扩散诱发的隧洞时效变形数值模拟研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
9 郭志飚;;柳海矿第三系深部软岩蠕变模型及工程应用[A];第四届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2009年
10 蒋昱州;徐卫亚;王瑞红;王伟;;水电站大型地下洞室长期稳定性数值分析[A];第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(一)[C];2008年
相关博士学位论文 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 陈绍杰;深部条带煤柱长期稳定性基础实验研究[D];山东科技大学;2009年
3 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 郭小红;厦门翔安海底隧道风化槽衬砌结构稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
6 赵莉;聚合物表、界面结构及动力学演化的分子动力学模拟研究[D];吉林大学;2011年
7 赵闯;岩石粘弹性质的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 杨文东;复杂高坝坝区边坡岩体的非线性损伤流变力学模型及其工程应用[D];山东大学;2011年
9 刘钦;炭质页岩隧道软弱破碎围岩大变形机理与控制对策及其应用研究[D];山东大学;2011年
10 杨奇;高速铁路桥梁桩基础变形性状试验与工后沉降研究[D];中南大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 陈云娟;类岩石材料蠕变本构试验研究及基于FLAC~(3D)实现[D];山东科技大学;2010年
2 张仰强;石膏蠕变特性及矿房矿柱长期稳定性研究[D];山东科技大学;2010年
3 刘心广;济二煤矿深部巷道支护技术及应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 滕彦磊;塑性混凝土防渗墙应力变形有限元分析[D];郑州大学;2010年
5 邓超荣;基于破碎围岩条件的小间距隧道围岩稳定性分析[D];长沙理工大学;2010年
6 许豪;南宁非饱和膨胀土流变特性试验研究[D];湖南工业大学;2010年
7 滕珂;膨胀土固结与蠕变试验研究[D];湖南工业大学;2010年
8 夏亚东;高分子材料的线性与非线性分数算子本构关系研究[D];暨南大学;2010年
9 李永永;小净距软弱围岩隧道二衬支护参数研究[D];浙江大学;2011年
10 贾伟;佛岭隧道破碎带围岩蠕变变形规律研究[D];北京交通大学;2011年
【二级参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 赵社戌,匡震邦;热粘塑性体的积分-微分型本构关系[J];固体力学学报;1995年01期
2 陈罕;现代统一塑性理论[J];力学进展;1987年03期
3 冯明珲,吕和祥,郭宇峰;一种黏弹塑性统一本构模型[J];力学学报;2002年01期
4 赵延林;曹平;陈沅江;李江腾;袁海平;;分级加卸载下节理软岩流变试验及模型[J];煤炭学报;2008年07期
相关博士学位论文 前1条
1 袁海平;诱导条件下节理岩体流变断裂理论与应用研究[D];中南大学;2006年
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 傅衣铭;王永;杨金花;;基于内变量损伤模型的复合材料板的后屈曲分析[J];工程力学;2006年04期
2 陈敬虞;龚晓南;邓亚虹;;基于内变量理论的岩土材料本构关系研究[J];浙江大学学报(理学版);2008年03期
3 周建平,陆寅初;基于变形动力学模型的黏弹性材料本构关系[J];力学学报;1993年03期
4 陈明祥;;对“关于‘基于内变量和张量函数表示定理的本构方程’的讨论”的答复[J];岩土力学;2011年03期
5 陈明祥;汪碧飞;;基于内变量和张量函数表示定理的本构方程[J];岩土力学;2010年02期
6 胡亚元;;关于“基于内变量和张量函数表示定理的本构方程”的讨论[J];岩土力学;2011年03期
7 宋凡,孙毅,王铎;有限弹塑性变形的几何模型[J];力学学报;1999年02期
8 朱耀庭;王瑜;孙璐;游克思;;塑性与损伤不同耦合状态的热力学阐述[J];东南大学学报(自然科学版);2009年05期
9 黄筑平,陈建康,王文标;有限变形热粘弹性本构关系的内变量理论[J];中国科学(A辑);1999年10期
10 张泷;刘耀儒;杨强;薛利军;;考虑损伤的内变量黏弹--黏塑性本构方程[J];力学学报;2014年04期
相关会议论文 前2条
1 程荷兰;王建祥;黄筑平;;高聚物的热-粘弹性力学行为研究[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年
2 张永军;薛凌;韩静涛;;描述裂纹愈合过程的内变量[A];2007轧钢与锻造过程中的裂纹控制技术学术研讨会论文集[C];2007年
,本文编号:2272104
本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/2272104.html