煤样尺度效应分析：单轴压缩下的损伤本构模型

"基于煤样单轴压缩实验的统计损伤尺度效应模型" 文章深入探讨了煤炭材料在力学特性方面的尺度效应，特别是在单轴压缩实验中的表现。作者王甘林、刘卫群等人指出，煤与其他岩石类材料一样，其本构力学特性会受到尺寸的影响。他们基于损伤力学理论和伺服试验机的实验数据，构建了一个考虑尺度效应的单轴压缩煤样变形损伤本构关系模型。 在模型建立过程中，研究人员确定了统计损伤模型的参数，利用数学规律软件对煤样的抗压强度和极限弹性模量进行了指数函数形式的拟合。通过对理论计算和实验数据的对比分析，发现两者具有良好的一致性，这为尺度效应的强度表征提供了新的理论依据。 文章提到，尺度效应在材料破坏时普遍存在，理解这一效应对于岩石力学的研究以及岩土工程的设计和数值计算至关重要。然而，现有的损伤统计本构模型并未充分考虑尺度效应。因此，该文尝试填补这一空白，提出一个能够反映尺度影响的单轴压缩变形损伤统计本构模型。 模型基于Weibull分布，认为煤样由微小部分组成，这些部分的强度分布具有随机性，且损伤参量可以通过微粒破坏的统计分布密度获取。通过Weibull分布，作者推导出单轴压缩损伤统计本构方程，该方程可以描述轴向应力、杨氏弹性模量与轴向应变之间的关系。 在实验部分，作者利用伺服试验机获取了峰值强度点，并通过方程确定了模型参数。通过这种方式，他们能够在岩石的本构力学参数与尺度之间建立联系，为尺度效应的研究提供新的方法。 总结来说，这篇首发论文主要贡献在于提出了一个基于煤样单轴压缩实验的统计损伤尺度效应模型，强调了尺度在材料力学特性中的重要性，并通过实验验证了模型的有效性。这一研究不仅加深了对煤样力学行为的理解，也为后续的岩土工程应用和数值模拟提供了理论支持。