端面摩擦下的煤样单轴压缩统计损伤本构模型及其尺度效应研究

该文章主要探讨的是"考虑端面摩擦效应的单轴煤样统计损伤尺度本构模型"，由作者靳翠军、宋良和刘卫群在中国矿业大学理学院以及深部岩土力学与地下工程国家重点实验室进行研究。他们基于Weibull理论，这是一种广泛应用于描述材料强度随尺寸变化的统计理论，以及脆性材料强度的随机统计分布假设，采用损伤力学原理构建了单轴压缩条件下，能够考虑端面摩擦影响的煤样损伤统计本构模型。 文章的核心内容围绕以下几个关键点展开： 1. 损伤力学理论的应用：研究者利用损伤力学框架，将材料在受力过程中的损伤状态纳入模型，以更好地理解和预测煤样的力学行为。 2. 端面摩擦效应：在单轴压缩实验中，端面摩擦被发现是导致理论曲线与试验结果产生差异的重要因素。通过实验数据，研究人员分析并揭示了这一效应对尺度效应的具体影响。 3. 尺度效应的修正：针对端面摩擦引起的尺度效应，文章提出了一种修正方法，以改善本构关系与试验数据的吻合度。修正后的模型考虑了尺寸大小对强度的影响，从而提高了模型的适用性和准确性。 4. 试验验证与理论对比：通过在伺服试验机上进行不同尺寸煤样的单轴压缩试验，作者对比了修正后的理论模型与实际测试结果，为尺度效应在煤样强度表征领域的进一步研究提供了实证支持。 5. 现有模型的局限性：文章指出，尽管已有的一些损伤本构理论如帽盖模型、广义Prandtl-Reuss本构模型等未充分考虑尺度效应，但本文的工作填补了这一空白，为煤炭行业的工程设计和数值计算提供了新的理论基础。 这篇首发论文通过实证研究和理论建模，为理解煤样的力学行为，尤其是在单轴压缩条件下的尺度效应，提供了重要的贡献，有助于改进现有理论模型，并推动相关领域的进一步发展。