细观损伤下的岩石受压本构模型研究：非线性与应变软化解析

该篇文章《基于细观损伤的岩石受压本构关系模型研究》发表于2010年11月，郑州大学学报(工学版)第31卷第6期。作者杨卫忠和王博针对岩石在受压条件下的行为进行了深入研究。他们提出了一种创新方法，将岩石的变形过程划分为弹性变形和由微裂缝滑移引起的塑性变形两个主要部分。通过构建细观损伤单元，他们发展了一类细观损伤物理模型，解释了岩石受压应力-应变关系中的非线性和应变软化现象，这是因为在高围压下，岩石不仅经历了传统的弹性响应，还包括了裂隙间的滑移，这种塑性变形在宏观应力-应变曲线上体现为软化。 文章的核心内容包括：首先，基于岩石破坏的特性，他们提出了一个基于细观层次的本构关系模型，考虑了塑性变形在高围压下的重要性。其次，通过平衡和变协调条件，构建了弹塑性受压本构关系模型，这种方法不仅考虑了岩石的弹性响应，也考虑了损伤累积对塑性行为的影响。他们进一步发展了一种简化计算塑性变形的方法，以提高模型的实用性和效率。 此外，作者运用统计损伤理论和优化算法来确定损伤演化方程，这有助于理解损伤随围压变化的规律。他们还探讨了模型参数与围压之间的经验关联，以此建立了一个针对特定围压的岩石损伤本构关系预测模型。通过与已有的实验数据对比，该模型显示出良好的预测能力，尤其是在高围压情况下，其结果与实际表现更加吻合。 总结来说，这篇文章的重要贡献在于提供了一个综合考虑岩石细观损伤和塑性效应的本构模型，这对于理解和预测岩石在高压环境下的力学行为具有重要意义，为岩体力学领域的数值模拟和工程应用提供了新的理论基础。