[发明专利]考虑弯扭贡献效应的三维时效破裂模型

权利要求书

1.一种考虑弯扭贡献效应的三维时效破裂模型，其特征在于：所述三维时效破裂模型包括考虑弯扭贡献效应的岩体细观颗粒三维平行粘结应力模式、考虑弯扭耦合效应的岩体细观颗粒三维平行粘结时效劣化衰减指数型模式、考虑弯扭耦合效应且带拉伸截止限的摩尔库伦细观颗粒平行粘结时效破裂准则和考虑阻尼效应的细观颗粒三维线性接触模型；

考虑扭矩对岩体细观颗粒三维平行粘结正应力的贡献程度，所述的考虑弯扭贡献效应的岩体细观颗粒三维平行粘结应力模式为岩体细观颗粒三维平行粘结正应力计算公式中设置了扭矩贡献因子

考虑弯矩对岩体细观颗粒三维平行粘结剪应力的贡献程度，在考虑弯扭贡献效应的岩体细观颗粒三维平行粘结应力模式中的岩体细观颗粒三维平行粘结剪应力计算公式中设置了弯矩贡献因子

在上述和的计算公式中，为岩体细观颗粒三维平行粘结半径，为用于确定扭矩在应力中的贡献程度的扭矩贡献因子，为用于确定弯矩在应力中的贡献程度的弯矩贡献因子，I为岩体细观颗粒三维平行粘结的惯性矩，J为岩体细观颗粒三维平行粘结的极惯性矩，A为岩体细观颗粒三维平行粘结面积；

为第i个岩体细观颗粒三维平行粘结的正应力，为第i个岩体细观颗粒三维平行粘结的剪应力，分别为第i个接触的岩体细观颗粒三维平行粘结法向力、切向合力、切向合扭矩和法向弯矩，其中，+＝符号为加法自反运算符，其中，式中，为岩体细观颗粒三维平行粘结法向的位移增量，为岩体细观颗粒三维平行粘结法向刚度，A为岩体细观颗粒三维平行粘结面积，式中，分别为岩体细观颗粒三维平行粘结切向ss方向力、切向st方向力，其中，ss和st为同一平面上相互垂直的两个方向的代号；式中，分别为岩体细观颗粒三维平行粘结切向ss方向扭矩、切向st方向扭矩；-＝符号为减法自反运算符，式中，为岩体细观颗粒三维平行粘结法向的相对转角增量，为岩体细观颗粒三维平行粘结切向刚度。

2.根据权利要求1所述的考虑弯扭贡献效应的三维时效破裂模型，其特征在于：所述考虑弯扭贡献效应的三维时效破裂模型适用于三维颗粒离散元分析方法、三维颗粒不连续变形分析方法和三维颗粒流形元分析方法。

3.根据权利要求1所述的考虑弯扭贡献效应的三维时效破裂模型，其特征在于：所述考虑弯扭耦合效应的岩体细观颗粒三维平行粘结时效劣化衰减指数型模式，包括在岩体细观颗粒平行粘结时效劣化衰减时，设置了指数型与考虑弯扭贡献因子的平行粘结应力相关的岩体细观颗粒三维平行粘结劣化衰减模式，见指数型更新率式中，为判断岩体细观颗粒三维平行粘结开始时效劣化衰减时的应力阀值，为岩体细观颗粒三维平行粘结拉伸强度，为考虑弯扭贡献因子的三维平行粘结应力比，β₁为控制指数整体变化的岩体内部细观颗粒三维平行粘结时效劣化系数，β₂为控制指数上标部分变化的岩体内部细观颗粒三维平行粘结时效劣化系数，e为自然对数的底数；

在考虑弯扭耦合效应的岩体细观颗粒三维平行粘结时效劣化衰减指数型模式中设置了三维平行粘结直径随时间逐步劣化衰减并且与考虑弯扭贡献因子的平行粘结应力相关的指数型模式，见三维平行粘结直径公式式中，为岩体细观颗粒三维平行粘结随时间劣化衰减的直径，为岩体细观颗粒三维平行粘结未衰减时的直径，Δt为岩体细观颗粒三维平行粘结时效衰减劣化的时间增量；

考虑弯扭耦合效应的岩体细观颗粒三维平行粘结时效劣化衰减指数型模式中设置了岩体细观颗粒三维平行粘结面积、惯性矩和极惯性矩的时效劣化衰减模式，分别见考虑粘结单位厚度为1时的三维平行粘结面积计算公式粘结单位厚度为1时的三维平行粘结惯性矩计算公式粘结单位厚度为1时的三维平行粘结极惯性矩计算公式其中，β为岩体细观颗粒三维平行粘结直径的时效衰减因子，其计算公式见其中，A'、I'、J′、分别表示为岩体细观颗粒三维平行粘结随时间劣化衰减的粘结直径、粘结半径、粘结面积、粘结惯性矩、粘结极惯性矩和粘结直径乘数，A、I、J、为岩体细观颗粒三维平行粘结未衰减时的粘结直径、粘结半径、粘结面积、粘结惯性矩、粘结极惯性矩和粘结直径乘数，同时按照这种三维指数型时效劣化衰减模式得到岩体细观颗粒平行粘结破裂的初始时间步长，见公式其中，为第i个接触的岩体细观颗粒三维平行粘结直径乘数，n_c为第一个岩体细观颗粒三维平行粘结破裂所需的循环计算的次数，β_σ为对应拉伸强度状态下的岩体细观颗粒三维平行粘结时效劣化因子，β_τ为对应剪切强度状态下的岩体细观颗粒三维平行粘结时效劣化因子，e为自然对数的底数，∞为无穷大，岩体细观颗粒三维平行粘结拉伸强度状态下的时效劣化因子β_σ和岩体细观颗粒三维平行粘结剪切强度状态下的时效劣化因子β_τ可分别由公式：和根据迭代法或二等法求解这两个方程获得，其中，为岩体细观颗粒三维平行粘结结拉伸强度，为岩体细观颗粒三维平行粘结的粘聚力，为岩体细观颗粒三维平行粘结的内摩擦角，F_σ为β_σ的函数，F_τ为β_τ的函数，π为圆周率；

分别为第i个接触的岩体细观颗粒三维平行粘结法向力、切向合力、切向合扭矩和法向弯矩。