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岩石循环冲击损伤演化模型及静载荷对损伤累积的影响
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:岩石力学与工程学报
  • 时间:2014.8.15
  • 页码:1662-1671
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1] 江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西赣州341000, [2] 中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51104068);江西省教育厅科技项目(GJJ13406);江西省科技厅科技支撑计划(20132BBG70106)
  • 相关项目:循环冲击载荷作用下岩石损伤累积演化特性研究
中文摘要:

为系统、深入探索静载荷与循环冲击组合作用下岩石疲劳力学性能及其影响因素,研究建立岩石损伤累积演化模型,并探索静载荷对岩石损伤累积的影响。基于静载荷与循环冲击组合作用下岩石损伤累积演化具有“快速上升→平缓发展→急速上升”的趋势,并与S型曲线进行对比,将Logistic函数进行逆变换,建立静载荷与循环冲击作用下岩石损伤累积演化的数学模型。将模型中3个参数值固定,变化另一参数值的大小,分析所得损伤曲线簇的变化规律,确定损伤演化模型中参数的物理意义。基于最小二乘逼近理论,建立损伤模型拟合的目标函数,通过在Matlab中编写拟合程序,得到损伤模型的拟合方法。最后用试验数据验证模型的正确性。利用损伤模型拟合不同静载荷下岩石循环冲击的损伤试验结果,分析模型中参数与静载荷间的关系,研究静载荷的大小对岩石损伤累积演化的影响。结果表明,该损伤模型理论依据充分,关系式简单,参数物理意义明确,能表征静载荷与循环冲击组合作用下岩石损伤累积演化的初始阶段、低速阶段和加速阶段,能体现出轴压和围压对岩石损伤累积演化的影响。围压和轴压的大小影响岩石疲劳损伤的演化趋势,围压越大,轴压大小的变化对参数α,β和η的影响越小;无论轴压大小如何变化,围压大小的变化始终影响岩石损伤累积演化趋势。

英文摘要:

In order to explore the fatigue properties and its influence factors,an evolution model of damage accumulation was established and the effect of static loading on the damage accumulation of rock under cyclic impaction was studied. Compared with the S-shaped growth curve,a model of the damage evolution of rock having a trend of rapid rising,steady development and sharp rising subjected to the coupled static-cyclic impact loadings was established using the inverse transformation of logistic function. The physical meanings of the parameters in the damage accumulation model were determined by analyzing the variation of the curves with three parameters fixed and one varying. The objective function for fitting the damage model was established based on the approximation theory of the least squares. After programmed with Matlab,the data fitting of the damage accumulation model was calculated and the damage accumulation model was proved to be correct by the test data. The evolution model of damage accumulation was used to fit the experimental data of rock damage upon cyclic impaction under different static loadings. The effect of static loading on damage accumulation was studied through analyzing the relation between the fitting parameters and the static loadings. The axial pressure and the confining pressure have great effect on the trend of dynamic fatigue damage of rock. The change of axial pressure has smaller influence on the parametersα,βandη with the confining pressure increasing. The change of confining pressure always influences evolution the trend of dynamic damage accumulation no matter how much the value of the axial compression is.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823