在单轴压缩试验中对红色砂岩的弹性-塑料材料参数进行反转研究
Jianing Wu1, Xiaobin Yang2, Yimin Song3
1School of Emergency Management and Safety Engineering, China University of Mining and Technology-Beijing, Beijing, 100083, China.
这项研究使用数字图像相关性 (DIC) 和有限元模型更新 (FEMU) 来确定岩石材料特性. 这些方法揭示了测试过程中材料分布和演变的不均性,这对于采矿安全至关重要.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 材料科学 是一种材料科学.
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 精确的材料参数对于异质岩石分析至关重要.
- 传统的方法通常假定材料具有统一的特性,而对于红色砂岩等岩石来说,这是不切实际的.
- 了解压力下的材料行为对于采矿安全和基础设施稳定至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证一种方法,在单轴压缩下获得红色砂岩的空间不均材料参数.
- 在加载过程中跟踪这些材料参数的时间演变.
- 为改进智能煤炭开采和灾害监测提供基础.
主要方法:
- 数字图像相关性 (DIC) 来捕捉表面位移场.
- 最终元素模型更新 (FEMU) 用于创建具有非统一参数的数值模型.
- 人工鱼群算法用于优化模型参数与实验数据的对比.
- 莫尔-库伦的收益率标准被纳入了弹性-塑性有限元素模型.
主要成果:
- 成功逆转红色砂岩标本的非均材料参数.
- 证明了空间地图材料属性分布的能力.
- 在整个单轴压缩试验中跟踪了材料参数的演变.
- 验证了用于表征异质材料的DIC和FEMU联合方法.
结论:
- 集成的DIC和FEMU方法准确地确定异质岩石中的空间和时间变化的材料参数.
- 这种方法提高了岩石力学分析的精度.
- 这些发现支持智能煤矿开采,灾害预测和预警系统的进步.
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