基于DSCM-FEM的岩石力学参数反演研究

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岩石力学参数是水利水电工程、交通工程和矿业工程等岩石力学理论分析和数值计算的基础数据,由于岩石为具有明显非均质特性材料,使得岩石工程分析中的力学参数选取存在困难性。针对非均质岩石材料的力学参数反演问题,论文以数字散斑相关方法实测得到的岩石变形场数据为基础,构建数字散斑相关方法与有限单元法相结合的岩石力学参数反演方法,通过花岗岩三点弯曲实验和红砂岩单轴压缩实验方法,开展岩石边界条件、弹性参数和损伤参数的反演研究工作,为岩石工程设计中力学参数选取提供参考。在边界条件反演方面,开展了红砂岩单轴压缩实验,使用数字散斑相关方法和有限元方法相结合,分析了试件在加载过程中的位移场,推导了单元刚度矩阵和参数反演方程组,计算得到了弹性参数未知和已知条件下试件上下端面的边界条件。在弹性参数反演方面,构建了数字散斑相关方法和有限元模型修正法结合的力学参数反演流程,开展了花岗岩三点弯曲实验,分析了试件加载过程中的应变场,建立了与实验对应的有限元数值模型并提取了模型应力场,构建了弹性参数反演目标函数,最终计算得到了与实验最接近的弹性参数。在损伤参数反演方面,基于上述构建的反演流程,使用数字散斑相关方法计算了试件加载过程的应变场,建立了实验的数值计算模型,推导了岩石损伤方程,构建了损伤参数反演目标函数,优化并得到了岩石的损伤参数。
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