[发明专利]单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型建立方法

权利要求书

1.一种单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型建立方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、基于Weibull分布建立岩石损伤演化本构关系式，具体过程为：

步骤101、假设岩石强度值的概率密度符合Weibull分布，将其概率密度函数P(ε)表示为：

其中，ε为岩石应变，m和F为用于表示岩石的力学特性的Weibull分布的参数；

步骤102、假设岩石内部微单元的总个数为N,在外力作用下已发生破坏的微单元个数为N_t，将损伤变量D表示为：

D＝N_t/N (F2)

步骤103、将当岩石应变ε增加时在外力作用下已发生破坏的微单元个数N_t表示为：

步骤104、将公式(F3)代入公式(F2)，得到：

步骤105、建立岩石损伤演化本构关系式为：

σ＝Eε(1-δD)(F5)其中，E为弹性模量，δ为岩石损伤比例系数；

步骤二、建立基于块度分形维数的岩石块度分形损伤演化本构关系式：结合分形维数与岩石损伤的关系，用块度分形维数约化处理后的块度分形系数f替换公式(F5)中的岩石损伤比例系数δ，得到基于块度分形维数的岩石块度分形损伤演化本构关系式为：

σ＝Eε(1-fD) (F6)

步骤三、建立单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型，具体过程为：

步骤301、将公式(F4)代入公式(F6)，得到岩石块度分形损伤演化本构模型为：

步骤302、确定出单轴荷载下用于表示岩石的力学特性的Weibull分布的参数m和F；

步骤303、将步骤302中确定出的参数m和F代入公式(F7)，建立出单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型。

2.按照权利要求1所述的单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型建立方法，其特征在于：步骤二中所述块度分形系数f的确定方法为：其中，d为块度分形维数值，d_max为同尺度下最大块度分形维数值。

3.按照权利要求1所述的单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型建立方法，其特征在于：步骤302中所述确定出单轴荷载下用于表示岩石的力学特性的Weibull分布的参数m和F的具体方法为：

步骤3021、设岩石应力-应变曲线的峰值强度点为(ε_c，σ_c)；

步骤3022、令岩石应力-应变曲线的峰值强度点(ε_c，σ_c)处的导数为0，得到公式：

步骤3023、在峰值强度点(ε_c，σ_c)处满足关系式：

步骤3024、联立公式(F8)和公式(F9)，解得参数m和F分别为：

4.按照权利要求3所述的单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型建立方法，其特征在于：步骤303中将步骤302中确定出的参数m和F代入公式(F7)，建立出的单轴荷载下的岩石块度分形损伤演化本构模型为：