基于分数阶微积分的改进西原模型及其参数智能辨识

发布时间：2017-11-13 17:16

  本文关键词：基于分数阶微积分的改进西原模型及其参数智能辨识

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【摘要】：传统西原模型难以描述岩石的非线性加速流变特性,根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论,采用分数阶黏壶及非线性黏塑性体NVPB(nonlinear viscoplastic body)模型,分别取代传统西原模型黏弹性体中的牛顿黏壶及黏塑性体,提出改进的西原模型,并推导出岩石在恒应力情况下的三维蠕变本构方程。模型采用基于流变阶段分解-粒子群-模拟退火算法相结合的智能算法对已有的试验数据进行反演,结果表明该模型能有效地反映岩石3个阶段的蠕变特征。通过对模型的敏感性分析发现,岩石的非线性渐变过程及加速蠕变阶段的快慢程度分别由分数阶导数的阶次及流变指数控制,传统西原模型是改进西原模型的一种特例。
【作者单位】： 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室;
【基金】：国家863计划课题(No.2014AA110401) 煤炭联合基金重点项目(No.U1361210) 国家科技支撑计划课题(No.2013BAB10B04)
【分类号】：TU45
【正文快照】： 1引言软岩及高地应力水平下的中等强度岩石或节理发育的硬岩都存在着流变效应[1],处于这种地质条件下大量工程的长期稳定性与岩石的流变特性密切相关,因此,岩石的流变本构模型成为岩石流变理论研究的热点。岩石蠕变的3阶段划分得到了岩石力学界的普遍认同(见图1),但如何对3阶

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 余启华;岩石的流变破坏过程及有限元分析[J];水利学报;1985年01期

2 宋飞,赵法锁,卢全中;石膏角砾岩流变特性及流变模型研究[J];岩石力学与工程学报;2005年15期

3 徐卫亚;杨圣奇;褚卫江;;岩石非线性黏弹塑性流变模型(河海模型)及其应用[J];岩石力学与工程学报;2006年03期

4 孙钧;;岩石流变力学及其工程应用研究的若干进展[J];岩石力学与工程学报;2007年06期

5 殷德顺;任俊娟;和成亮;陈文;;一种新的岩土流变模型元件[J];岩石力学与工程学报;2007年09期

6 杨文东;张强勇;陈芳;李术才;李文纲;王建洪;贺如平;曾纪全;;辉绿岩非线性流变模型及蠕变加载历史的处理方法研究[J];岩石力学与工程学报;2011年07期

7 袁海平;曹平;许万忠;陈沅江;;岩石粘弹塑性本构关系及改进的Burgers蠕变模型[J];岩土工程学报;2006年06期

8 宋勇军;雷胜友;韩铁林;;一种新的岩石非线性黏弹塑性流变模型[J];岩土力学;2012年07期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 石振明;张力;;锦屏绿片岩分级卸荷流变规律研究[J];地下空间与工程学报;2010年04期

2 许年春;吴同情;秦娟;;岩石蠕变对边坡支挡力影响的有限元分析[J];地下空间与工程学报;2012年S1期

3 张先伟;王常明;张淑华;;软土蠕变数据处理方法的对比分析[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年06期

4 韩冰;王芝银;丁秀丽;徐平;;软硬互层岩体流变特性的数值模拟[J];长江科学院院报;2007年02期

5 朱昌星;阮怀宁;朱珍德;罗润林;王凤娥;;一种新的非线性粘弹塑性流变模型[J];长江科学院院报;2008年04期

6 蒋昱州;徐卫亚;朱杰兵;王瑞红;杨圣奇;;含断续软弱夹层岩石流变力学特性研究[J];长江科学院院报;2009年12期

7 孙开畅;田斌;孙志禹;;高土石围堰堰体材料力学特性及变形研究[J];长江科学院院报;2011年02期

8 施行觉;李成波;Adnan Aydin;黄建华;赵闯;;地球介质的非定常参数黏弹模型[J];地球物理学报;2009年01期

9 张尧;熊良宵;;岩石流变力学的研究现状及其发展方向[J];地质力学学报;2008年03期

10 施行觉;赵闯;李成波;温丹;;岩石蠕变破裂过程及其响应比变化的实验研究[J];地震学报;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 黄耀英;郑宏;;分数阶微积分流变模型在结构加速流变破坏分析中的应用研究[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

2 李成波;赵闯;黄建华;施行觉;;岩石蠕变实验数据反演的不唯一性[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年

3 施行觉;李成波;黄建华;赵闯;;地球介质的非定常参数粘弹模型[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年

4 杨映希;赵闯;李成波;施行觉;;岩石蠕变和反蠕变的实验研究及比较[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年

5 李云鹏;王芝银;唐明明;王怡;;Relations of complete creep processes and triaxial stress-strain curves of rock[A];Proceedings of the 9th National Conference on Rheology[C];2008年

6 王智超;罗迎社;唐松花;龚卫锋;;路基压实土分数阶微积分流变本构模型研究[A];中国流变学研究进展（2010）[C];2010年

7 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

8 陶振宇;余启华;莫海鸿;;岩石流变及断裂的有限元分析[A];第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集[C];1986年

9 陶振宇;赵宇挥;;一个新的岩石流变模型及应用[A];全国岩石边坡、地下工程、地基基础监测及处理技术学术会议论文选集[C];1993年

10 王琛;彭越;;一个岩土非线性粘弹脆性元件模型[A];第六届全国地面岩石工程学术会议暨第二届岩土力学与工程前沿论坛论文集[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 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 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

3 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

4 赵闯;岩石粘弹性质的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年

5 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

6 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

7 柴红保;基于岩体断裂损伤模型的边坡稳定性研究[D];中南大学;2010年

8 李金柱;软黏土地基大应变流变固结特性研究[D];浙江大学;2011年

9 王智超;高填方路堤流变沉降本构模型及其计算方法研究[D];湘潭大学;2011年

10 刘克瑾;天津滨海新区新近吹填软黏土的流变特性及非线性流变本构模型研究[D];天津大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 唐杰兵;平煤十一矿软岩破坏巷道修复治理研究[D];河南理工大学;2010年

2 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

3 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

4 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

5 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

6 陈晋;综放采场“O”形圈内瓦斯运移规律研究[D];太原理工大学;2011年

7 李文桦;佛岭隧道衬砌结构耐久性研究[D];北京交通大学;2011年

8 杨欣;充填体蠕变本构模型及其工程应用[D];江西理工大学;2011年

9 叶自钊;基于蠕变特性土质边坡稳定性的研究[D];中南大学;2010年

10 杨晨晨;金属粉末的粘弹塑性本构方程的研究[D];中南大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘保国,孙钧;岩体流变本构模型的辨识及其应用[J];北方交通大学学报;1998年04期

2 张敏江,张丽萍,张树标,关超;结构性软土非线性流变本构关系模型的研究[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年02期

3 朱昌星;阮怀宁;朱珍德;罗润林;王凤娥;;一种新的非线性粘弹塑性流变模型[J];长江科学院院报;2008年04期

4 赵法锁,张伯友,卢全中,宋飞;某工程边坡软岩三轴试验研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2001年04期

5 刘保国,孙钧;岩体粘弹性本构模型辨识的一种方法[J];工程力学;1999年01期

6 杨圣奇;倪红梅;于世海;;一种岩石非线性流变模型[J];河海大学学报(自然科学版);2007年04期

7 金丰年,范华林;岩石的非线性流变损伤模型及其应用研究[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2000年03期

8 陈有亮;岩石蠕变断裂特性的试验研究[J];力学学报;2003年04期

9 刘玉春;赵扬锋;;岩石试件非线性黏弹塑性蠕变模型研究[J];煤矿开采;2008年01期

10 彭苏萍,王希良,刘咸卫,赵森林;“三软”煤层巷道围岩流变特性试验研究[J];煤炭学报;2001年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 陈沅江;岩石流变的本构模型及其智能辨识研究[D];中南大学;2003年

2 杨圣奇;岩石流变力学特性的研究及其工程应用[D];河海大学;2006年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张旭秀;邱天爽;盛虎;;分数阶微积分的一种物理解释和定域长分数阶微积分[J];电子学报;2013年03期

2 祝奔石;;分数阶微积分及其应用[J];黄冈师范学院学报;2011年06期

3 秦君琴;;分数阶微积分的性质[J];江苏师范大学学报(自然科学版);2012年02期

4 金辉,苏海军;黏弹性材料复模量和复柔量的分数阶微积分表述[J];山东大学学报(理学版);2005年04期

5 吴洋;;理论生物学的回顾与展望:分形和分数阶微积分[J];科技风;2012年06期

6 王在华;;分数阶微积分:描述记忆特性与中间过程的数学工具[J];科学中国人;2011年03期

7 姚奎,苏维宜,周颂平;关于一类Weierstrass函数的分数阶微积分函数[J];数学年刊A辑(中文版);2004年06期

8 李彦青;殷德顺;吴浩;;变分数阶微积分在描述材料力学性质演变方面的应用[J];三峡大学学报(自然科学版);2012年06期

9 张慧琛;;分数阶微积分的一些性质及证明[J];忻州师范学院学报;2010年02期

10 张慧琛;魏毅强;;关于一类分形函数的分数阶微积分函数[J];太原科技大学学报;2006年06期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 黄耀英;郑宏;;分数阶微积分流变模型在结构加速流变破坏分析中的应用研究[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

2 殷德顺;陈文;;基于分数阶微积分的常规三轴实验中土体体积应变研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 李岩;分数阶微积分及其在粘弹性材料和控制理论中的应用[D];山东大学;2008年

2 李远禄;分数阶微积分滤波原理、应用及分数阶系统辨识[D];南京航空航天大学;2007年

3 姚奎;分形函数与分数阶微积分：构造性方法的应用[D];浙江大学;2003年

4 黎明;分数阶微积分及其在黏弹性材料与核磁共振中的某些应用[D];山东大学;2013年

5 刘甲国;分数阶微积分在粘弹性材料本构方程中的某些应用[D];山东大学;2006年

6 廖科;分数阶微积分运算数字滤波器设计与电路实现及其应用[D];四川大学;2006年

7 蒲亦非;分数阶微积分在现代信号分析与处理中应用的研究[D];四川大学;2006年

8 李春蕊;基于分数阶微积分理论的粘弹性流体流动与传热研究[D];北京科技大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈燕平;分数阶微积分及其在生物传热传质中的某些应用[D];山东大学;2010年

2 冯克难;分数阶微积分及其在无限分形介质反常扩散方程中的应用[D];山东大学;2010年

3 翟汝坤;分数阶微积分理论及其在生物组织传热中的某些应用[D];山东大学;2012年

4 赵莹莹;分数阶微积分的若干理论及应用[D];郑州大学;2013年

5 张浩;基于分数阶微积分的药物代谢动力学建模及其分析[D];华中科技大学;2013年

6 张文芳;分数阶微积分概念的起源和演化[D];西北大学;2014年

7 于南翔;分数阶微积分运算器的设计与应用[D];重庆邮电大学;2008年

8 罗玉文;非线性分数阶微积分方程组解的存在唯一性及稳定性[D];广西师范学院;2011年

9 苟坤;分数阶微积分在振子方面的某些应用[D];山东大学;2006年

10 秦志权;分数阶微积分系统的稳定性分析[D];安徽大学;2014年

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本文编号：1181626