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周期荷载下岩石分数阶黏弹塑性本构模型研究

作者: 刘汉卿 [1] 浦少云 [1] 刘西金 [2] 陈泽南 [1] 李勤 [1] 郝至诚 [1] 李磊 [1]

关键词: 岩石力学 周期荷载 分数阶黏壶 Burgers模型 黏弹塑性 疲劳变形

摘要:为研究周期荷载下岩石疲劳变形特性,基于分数阶微积分构建分数阶黏壶,将分数阶黏壶替换西原模型黏塑性体中的一般黏壶,并在西原模型中串联一个黏性元件,分别建立了可描述周期荷载下岩石变形规律的一维和三维分数阶黏弹塑性本构模型.在高动应力状态下,模型为反映岩石减速、等速、加速3个变形阶段变形规律的岩石分数阶黏弹塑性疲劳本构模型;反之,则为反映岩石减速、加速变形规律的Burgers模型.对既有的岩石疲劳试验结果拟合表明:基于分数阶黏弹塑性模型所建立的岩石疲劳本构方程可较好地描述周期荷载下岩石各种变形特征,拟合系数在0.96以上.研究成果可丰富岩石力学理论,为相关研究提供参考.


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