砂岩单轴压缩黏弹塑性分数阶蠕变模型研究

摘要

为建立参数少、计算简便、蠕变过程描述准确的蠕变模型，基于岩石力学及分数阶理论，引入分数阶软体元件，将其与弹性、塑性、黏性元件相结合，得到了创新的黏弹塑性蠕变模型，推导蠕变模型的本构方程，并对砂岩单轴压缩蠕变试验数据进行参数辨识、曲线拟合和对比分析，进而对蠕变模型进行验证。结果表明：引入的分数阶软体元件应变随时间呈幂函数趋势增长，可表征非线性蠕变阶段，详细地分析了弹性元件、塑性元件、黏性元件及分数阶软体元件在蠕变过程中不同阶段发挥的作用；推导得到模型在■情况下的本构方程，以及计算简便的参数辨识方法，试验数据拟合曲线的拟合度均在0.9以上，验证了蠕变模型的合理性和科学性；所建立的六参数黏弹塑性分数阶模型能全面地描述蠕变的整个过程，并且与其他模型对比模型参数更少、计算量更小。

关键词

分数阶理论 / 蠕变模型 / 参数辨识 / 非线性拟合

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.52174143)