非饱和多孔岩石的热力学本构理论
本文选题：非饱和多孔岩石 切入点：平衡方程 出处：《浙江大学学报(工学版)》2017年02期 论文类型：期刊论文
【摘要】：为了在本构模型中同时考虑岩石材料和多孔岩石的非线性和不可逆变形,提出非饱和多孔岩石工程力学理论.应用体积分数概念和混合物理论,凭借均匀化响应原理,获得由孔隙应变张量、饱和度和各组分材料体应变5个状态变量表示的能量平衡方程.利用自由能确定的5个弹性方程,加上体积分数之和等于1这个方程组成6个本构方程.根据这些方程可以求解非饱和岩石本构模型的全部6个未知变量(3个位移矢量和3个体积分数).根据不可逆热力学理论,基于熵产公式提出用内变量表示的耗散率势函数,获得能够反映黏性和塑性不可逆变形特性的耗散本构方程.结果表明,自由能和耗散率2个势函数分别反映了岩石弹性和非弹性变形规律,共同构成了非饱和多孔岩石的热力学本构理论框架.
[Abstract]:In order to consider the nonlinear and irreversible deformation of rock material and porous rock simultaneously in constitutive model, the engineering mechanics theory of unsaturated porous rock is put forward. The concept of volume fraction and mixture theory are applied, and the homogenization response principle is used. The energy balance equations expressed by five state variables of pore strain Zhang Liang, saturation and body strain of each component are obtained. Five elastic equations determined by free energy are obtained. The sum of volume fraction is equal to 1. According to these equations, all six unknown variables (three displacement vectors and three individual integrals) of the constitutive model of unsaturated rock can be solved. According to the theory of irreversible thermodynamics, Based on the entropy production formula, the dissipation rate potential function expressed by internal variables is proposed, and the dissipative constitutive equation, which can reflect the properties of viscosity and plastic irreversible deformation, is obtained. The two potential functions of free energy and dissipation rate reflect the elastic and inelastic deformation laws of rock, respectively, and together constitute the thermodynamic constitutive theory framework of unsaturated porous rock.
【作者单位】： 浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51178419)
【分类号】：TU45
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，本文编号：1575734
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