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岩石非定常参数流变数值计算程序研制

作　者: 卢宁宁
导　师: 刘保国
学　校: 北京交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 非定常弹粘塑性 ABAQUS 二次开发子程序数值模拟
分类号: TU452
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在能源地下储备库岩层里有大量泥岩伴生存在,作为一种软质岩石,其力学性质对地下储存库的稳定性影响很大,尤其是软岩流变性较强,长时间的流变可能使岩石材料抵御变形和破坏的能力逐渐劣化,影响储备库的正常使用。但目前岩石力学性质的研究绝大多数只局限于岩石力学参数为常量情况下的力学试验和力学分析,不能更好地预测地下储备库的时效变形特征。本文在总结泥岩非定常流变理论的基础上,分析了已有泥岩蠕变试验的时效性规律,结合新的弹粘塑性非定常流变本构模型,通过采用理论推演和数值模拟相结合的方法,对ABAQUS数值计算程序进行了二次开发,从数值模拟角度对泥岩在单轴和三轴蠕变试验过程中的弱化现象进行了研究,得出以下结论：1、从加入非定常参数的数值模拟结果与采用定常参数的数值模拟对比,验证了ABAQUS在模拟材料弱化方面的合理性；2、从加入非定常参数的数值模拟结果与相应泥岩单轴、三轴蠕变试验对比,证明了ABAQUS数值计算程序二次开发结果能够较好反映泥岩蠕变试验过程中弱化现象。本文所得结论将更加完善已有非定常模型理论,对更加准确地预测地下储备库及其他大型地下工程在运营阶段的时效变形特征具有一定的意义。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 问题的提出和选题的意义  10-11
  1.2 国内外研究现状和存在的问题  11-15
    1.2.1 泥岩蠕变的研究现状  11-12
    1.2.2 本构模型的研究现状  12-13
    1.2.3 岩石非定常参数的研究  13-15
    1.2.4 存在的问题  15
  1.3 本文的研究内容、研究方法和技术路线  15-18
    1.3.1 研究内容  15
    1.3.2 研究方法  15-16
    1.3.3 技术路线  16-18
2 泥岩蠕变试验及参数非定常规律  18-36
  2.1 岩石的流变特性理论  18-26
    2.1.1 流变特性  18-19
    2.1.2 流变模型理论  19-26
  2.2 泥岩蠕变试验介绍  26-28
    2.2.1 试验准备  26-27
    2.2.2 试验方法  27-28
  2.3 泥岩参数非定常规律  28-33
    2.3.1 非定常流变理论  28-29
    2.3.2 泥岩的时效性规律  29-33
  2.4 泥岩的非定常流变本构方程  33-36
3 非定常数值分析程序的设置和子程序的开发  36-58
  3.1 ABAQUS程序的功能与特点  36-47
    3.1.1 ABAQUS中的基本功能  36-37
    3.1.2 ABAQUS的蠕变材料属性  37-41
    3.1.3 蠕变分析步  41-43
    3.1.4 蠕变模型的网格划分  43-47
  3.2 基于ABAQUS非定常数值计算程序研制  47-56
    3.2.1 ABAQUS子程序配置和调用  47-49
    3.2.2 CREEP子程序  49-53
    3.2.3 USDFLD子程序  53-56
  3.3 数值模拟中的收敛性问题  56-58
    3.3.1 子程序方面不收敛时解决方法  57
    3.3.2 软件方面不收敛时解决方法  57-58
4 非定常数值程序的应用检验  58-74
  4.1 计算模型  58-59
  4.2 模拟方案  59
  4.3 计算参数  59-62
  4.4 单轴试验数值模拟验证结果  62-69
    4.4.1 数值模拟结果对比分析  62-65
    4.4.2 数值模拟与试验结果对比验证  65-69
  4.5 三轴试验数值模拟验证结果  69-71
  4.6 经验与不足  71-74
5 结论与展望  74-76
  5.1 结论  74-75
  5.2 展望  75-76
参考文献  76-81
学位论文数据集  81

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