[發(fā)明專利]考慮彎扭貢獻效應的三維時效破裂模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611160380.0
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106844844B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設計）人: 黃書嶺;丁秀麗;李歡;鄔愛清;徐平;付敬;高源;朱良韜
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/05
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;李滿

1.一種考慮彎扭貢獻效應的三維時效破裂模型，其特征在于：所述三維時效破裂模型包括考慮彎扭貢獻效應的巖體細觀顆粒三維平行粘結應力模式、考慮彎扭耦合效應的巖體細觀顆粒三維平行粘結時效劣化衰減指數型模式、考慮彎扭耦合效應且?guī)Ю旖刂瓜薜哪枎靷惣氂^顆粒平行粘結時效破裂準則和考慮阻尼效應的細觀顆粒三維線性接觸模型；

考慮扭矩對巖體細觀顆粒三維平行粘結正應力的貢獻程度，所述的考慮彎扭貢獻效應的巖體細觀顆粒三維平行粘結應力模式為巖體細觀顆粒三維平行粘結正應力計算公式中設置了扭矩貢獻因子

考慮彎矩對巖體細觀顆粒三維平行粘結剪應力的貢獻程度，在考慮彎扭貢獻效應的巖體細觀顆粒三維平行粘結應力模式中的巖體細觀顆粒三維平行粘結剪應力計算公式中設置了彎矩貢獻因子

在上述和的計算公式中，為巖體細觀顆粒三維平行粘結半徑，為用于確定扭矩在應力中的貢獻程度的扭矩貢獻因子，為用于確定彎矩在應力中的貢獻程度的彎矩貢獻因子，I為巖體細觀顆粒三維平行粘結的慣性矩，J為巖體細觀顆粒三維平行粘結的極慣性矩，A為巖體細觀顆粒三維平行粘結面積；

為第i個巖體細觀顆粒三維平行粘結的正應力，為第i個巖體細觀顆粒三維平行粘結的剪應力，分別為第i個接觸的巖體細觀顆粒三維平行粘結法向力、切向合力、切向合扭矩和法向彎矩，其中，+＝符號為加法自反運算符，其中，式中，為巖體細觀顆粒三維平行粘結法向的位移增量，為巖體細觀顆粒三維平行粘結法向剛度，A為巖體細觀顆粒三維平行粘結面積，式中，分別為巖體細觀顆粒三維平行粘結切向ss方向力、切向st方向力，其中，ss和st為同一平面上相互垂直的兩個方向的代號；式中，分別為巖體細觀顆粒三維平行粘結切向ss方向扭矩、切向st方向扭矩；-＝符號為減法自反運算符，式中，為巖體細觀顆粒三維平行粘結法向的相對轉角增量，為巖體細觀顆粒三維平行粘結切向剛度。

2.根據權利要求1所述的考慮彎扭貢獻效應的三維時效破裂模型，其特征在于：所述考慮彎扭貢獻效應的三維時效破裂模型適用于三維顆粒離散元分析方法、三維顆粒不連續(xù)變形分析方法和三維顆粒流形元分析方法。

3.根據權利要求1所述的考慮彎扭貢獻效應的三維時效破裂模型，其特征在于：所述考慮彎扭耦合效應的巖體細觀顆粒三維平行粘結時效劣化衰減指數型模式，包括在巖體細觀顆粒平行粘結時效劣化衰減時，設置了指數型與考慮彎扭貢獻因子的平行粘結應力相關的巖體細觀顆粒三維平行粘結劣化衰減模式，見指數型更新率式中，為判斷巖體細觀顆粒三維平行粘結開始時效劣化衰減時的應力閥值，為巖體細觀顆粒三維平行粘結拉伸強度，為考慮彎扭貢獻因子的三維平行粘結應力比，β₁為控制指數整體變化的巖體內部細觀顆粒三維平行粘結時效劣化系數，β₂為控制指數上標部分變化的巖體內部細觀顆粒三維平行粘結時效劣化系數，e為自然對數的底數；

在考慮彎扭耦合效應的巖體細觀顆粒三維平行粘結時效劣化衰減指數型模式中設置了三維平行粘結直徑隨時間逐步劣化衰減并且與考慮彎扭貢獻因子的平行粘結應力相關的指數型模式，見三維平行粘結直徑公式式中，為巖體細觀顆粒三維平行粘結隨時間劣化衰減的直徑，為巖體細觀顆粒三維平行粘結未衰減時的直徑，Δt為巖體細觀顆粒三維平行粘結時效衰減劣化的時間增量；

考慮彎扭耦合效應的巖體細觀顆粒三維平行粘結時效劣化衰減指數型模式中設置了巖體細觀顆粒三維平行粘結面積、慣性矩和極慣性矩的時效劣化衰減模式，分別見考慮粘結單位厚度為1時的三維平行粘結面積計算公式粘結單位厚度為1時的三維平行粘結慣性矩計算公式粘結單位厚度為1時的三維平行粘結極慣性矩計算公式其中，β為巖體細觀顆粒三維平行粘結直徑的時效衰減因子，其計算公式見其中，A'、I'、J′、分別表示為巖體細觀顆粒三維平行粘結隨時間劣化衰減的粘結直徑、粘結半徑、粘結面積、粘結慣性矩、粘結極慣性矩和粘結直徑乘數，A、I、J、為巖體細觀顆粒三維平行粘結未衰減時的粘結直徑、粘結半徑、粘結面積、粘結慣性矩、粘結極慣性矩和粘結直徑乘數，同時按照這種三維指數型時效劣化衰減模式得到巖體細觀顆粒平行粘結破裂的初始時間步長，見公式其中，為第i個接觸的巖體細觀顆粒三維平行粘結直徑乘數，n_c為第一個巖體細觀顆粒三維平行粘結破裂所需的循環(huán)計算的次數，β_σ為對應拉伸強度狀態(tài)下的巖體細觀顆粒三維平行粘結時效劣化因子，β_τ為對應剪切強度狀態(tài)下的巖體細觀顆粒三維平行粘結時效劣化因子，e為自然對數的底數，∞為無窮大，巖體細觀顆粒三維平行粘結拉伸強度狀態(tài)下的時效劣化因子β_σ和巖體細觀顆粒三維平行粘結剪切強度狀態(tài)下的時效劣化因子β_τ可分別由公式：和根據迭代法或二等法求解這兩個方程獲得，其中，為巖體細觀顆粒三維平行粘結結拉伸強度，為巖體細觀顆粒三維平行粘結的粘聚力，為巖體細觀顆粒三維平行粘結的內摩擦角，F_σ為β_σ的函數，F_τ為β_τ的函數，π為圓周率；

分別為第i個接觸的巖體細觀顆粒三維平行粘結法向力、切向合力、切向合扭矩和法向彎矩。