(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211248183.X (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 湖南工程学院 地址 411100 湖南省湘潭市岳塘区福星东 路88号 (72)发明人 李盛南　马凯　刘兴鹏　田雨欣　 谭合露　李小华　李玉　胡艺腾　 曾宪桃　任振华　梁桥　王军　 刘杰　彭辉华　刘兆丰　段建　 周文权　曾智　沈雅倩　 (74)专利代理 机构 北京盛询知识产权代理有限 公司 11901 专利代理师 张焱 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06T 17/05(2011.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本 构模型构建方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于细观裂纹扩展演化 的岩石损伤本构模型构建方法， 包括以下步骤： 基于静力平衡 关系、 几何损伤理论构建初始岩石 损伤本构模型； 基于裂纹长度， 获得岩石裂纹扩 展损伤变量； 基于断裂力学， 获得裂纹扩展损伤 微元体的强度； 基于所述初始岩石损伤本构模 型、 岩石裂纹扩展损伤变量、 裂纹扩展损伤微元 体的强度， 构建目标岩石损伤本构模型。 本发明 利用生物阻滞增长模型表征裂纹扩展长度演化， 基于几何损伤理论， 以裂纹扩展长度定义岩石损 伤， 建立了岩石损伤本构模型， 该模型能较好反 映岩石裂纹扩展的力学行为， 为岩石裂纹扩展损 伤演化定量研究提供了新的思路。 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 CN 115510671 A 2022.12.23 CN 115510671 A 1.一种基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 基于静力平衡关系 、 几何损伤理论构建初始岩石损伤本构模型； 基于裂纹长度， 获得岩石裂纹扩展损伤变量； 基于断裂力学， 获得裂纹扩展损伤微元体的强度； 基于所述初始岩石损伤本构模型、 岩石裂纹扩展损伤变量、 裂纹扩展损伤微元体的强 度， 构建目标岩石损伤本构模型。 2.根据权利要求1所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 基于唯象理论， 将岩石细观结构划分为完整岩石微元体、 岩石裂纹扩展损伤微元体和 岩石孔隙。 3.根据权利要求1所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 基于不同方向的岩石主应力以及不同方向的完整岩石微元体间的线性弹性关系， 构建 初始岩石损伤本构模型。 4.根据权利要求3所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 获得所述岩石主应力的过程包括， 基于几何损伤 理论， 获得岩石孔隙损伤、 岩石裂纹扩 展损伤； 基于 静力平衡 关系， 构建岩石的名义应力、 完整岩石微元体的等效应力和裂纹扩展 损伤微元体的等效应力间的函数关系； 基于所述函数关系、 岩石孔隙损伤、 岩石裂纹扩展损 伤以及微元体受力面积的几何关系， 获得岩石的主应力。 5.根据权利要求4所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 获得所述岩石裂纹扩展损伤的过程包括， 基于裂纹扩展的极限长度， 获得裂纹占据整 个翼型裂纹间的岩石受力面； 基于裂纹扩展面与所述裂纹占据整个翼型裂纹间的岩石受力 面的比值， 获得 所述岩石裂纹扩展损伤。 6.根据权利要求1所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 获得裂纹扩展损伤微元体的强度的过程包括， 基于ASHBY模型， 获得裂纹扩展损伤微元 体的第一等效应力； 基于摩尔 ‑库伦屈服准则， 获得裂纹扩展损伤微元体的第二等效应力； 基于所述第一 等效应力、 第二 等效应力间的等 量关系， 获得裂纹扩展损伤微元体的强度。 7.根据权利要求1所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 构建目标岩石损伤本构模型过程包括， 基于完整岩石微元体的有效应力、 裂纹扩展损 伤微元体的强度、 岩石裂纹扩展损伤、 裂纹扩展长度、 初始岩石损伤本构模型， 获得目标岩 石损伤本构模型。 8.根据权利要求1所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 基于软岩压密应变对所述目标岩石损伤本构模型进行修正， 获得软岩损伤本构模型，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510671 A 2当所述软岩压密应 变为零时， 所述软岩损伤本构模型即为所述目标岩石损伤本构模型。 9.根据权利要求1所述的基于细观裂纹扩展演化的岩石损伤本构模型构建方法， 其特 征在于， 所述目标岩石损伤本构模型中强度参数的确定过程包括， 基于岩石峰值强度与围压的 关系获得岩石粘聚力和摩擦角参数； 基于岩石三弯点实验获得岩石断裂韧度； 基于亚临界 裂纹扩展实验获得裂纹扩展速率； 基于应力 ‑应变曲线弹性阶段切线与应变轴的截距获得 软岩压密应 变。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510671 A 3