基于能量耗散理论的岩石塑性-损伤本构模型

将Mohr-Coulomb准则与能量耗散理论相结合,考虑了加载过程中岩石的硬化、软化特性,采用非关联塑性流动法则描述岩石的塑性变形,通过损伤过程中耗散能与损伤耗能率相除的方法求解损伤变量,建立了损伤-塑性本构模型.通过常规三轴加-卸载试验,分析了岩石损伤过程中耗散能-损伤变量的关系,建立了损伤耗能率表达式,同时标定了模型参数.利用所提的新模型模拟岩石的常规三轴试验,将模拟结果与试验结果进行对比,探究了模型的合理性.在此过程中得到如下结论:(1)损伤耗散能在线弹性阶段随着轴向应变的增长,呈现上凹型曲线,增长速率不断增大,在应力峰值附近增长速率达到最大值,在峰后残余阶段,损伤耗散能与轴向应变近似呈现线性关系;(2)采用与弹性模量相关联的损伤变量定义方法,试验结果表明,存在一个小于或等于l的损伤变量极限,随着围压的增大,损伤变量极限逐渐减小;(3)所提的新模型能够反映出在加载过程中不同围压条件下岩石的强度、硬-软化特性,数值模拟结果能够描述应力-应变关系、损伤耗散能规律以及损伤演化规律.