煤样统计损伤本构模型：端面摩擦效应研究

"计入端面摩擦效应的煤样统计损伤尺度本构模型" 这篇论文主要探讨了在煤炭样本单轴压缩测试中考虑端面摩擦效应的统计损伤尺度本构模型。作者靳翠军、宋良和刘卫群来自中国矿业大学理学院的深部岩土力学与地下工程国家重点实验室。他们基于Weibull理论和脆性材料强度的随机统计分布假设，利用损伤力学理论构建了一个全新的模型，该模型能够反映端面摩擦对煤样单轴压缩性能的影响。 Weibull理论是一种广泛应用的描述材料寿命或强度分布的统计模型，它认为材料的强度服从一个参数化的概率分布。在脆性材料如煤中，这个理论可以用来解释不同尺寸样本的强度差异。损伤力学则是一个描述材料在破坏前逐渐丧失其完整性的理论框架，它可以用来描述材料在受载荷作用下的内部损伤累积过程。 论文中提到，传统模型往往忽视了端面摩擦效应对实验结果的影响。在实际的单轴压缩试验中，煤样的端面摩擦可能导致应力分布不均匀，从而影响测量的强度和应变关系。为了修正这一问题，研究人员进行了不同尺寸煤样的实验，并分析了这些差异主要是由端面摩擦效应造成的。 通过实验数据与理论模型的对比，他们发现未考虑端面摩擦的本构模型与实验结果存在偏差。为了改进这一情况，他们对端面摩擦引起的尺度效应进行了修正，从而得到了更符合实际情况的含尺度的本构关系。修正后的模型与试验数据有更好的吻合性，这为深入研究尺度效应在强度表征中的作用提供了新的理论依据。 文章指出，尺度效应是材料科学中一个重要的概念，它涉及到试样尺寸对材料性能的影响。不同的尺寸可能会导致不同的应力-应变曲线，因此，在岩土工程的设计和计算中，必须考虑这种尺寸依赖性。现有的损伤本构模型通常未考虑尺度效应，而本文提出的模型填补了这一空白。 这篇论文贡献了一种新的、考虑端面摩擦和尺度效应的煤样损伤统计本构模型，这对于理解和预测煤炭等脆性材料在工程应用中的行为，以及优化相关的实验设计和工程计算具有重要意义。