为了解决传统非线性蠕变模型在反映模型参数的损伤时效问题上存在的不足,本研究采用西安科技大学和长春朝阳试验仪器有限公司联合研制的高温三轴流变试验机,对煤矿巷道底板软砂岩试样进行了三轴压缩蠕变实验,得到了软砂岩在三轴压缩下的蠕变变形规律和破坏特征。基于分数阶微分理论,并引入损伤变量考虑模型参数的损伤时效问题,推导出了一维四元件非定常分数阶蠕变损伤模型和三维模型,并对模型参数进行了敏感性分析。参数β的变化描述了砂岩不同阶段的变形特点,而参数α则反映了砂岩随时间的损伤规律。
在具体实验中,我们利用粒子群算法和最小二乘法对分数阶模型参数进行了辨识,并将实验曲线、分数阶模型曲线与Burgers模型曲线进行了对比分析。这些对比验证了新模型在准确性和优越性上的显著优势,特别是在描述软砂岩加速段变形规律时,表现出了一定的优越性。通过研究结果,我们发现,随着巷道底板软砂岩偏应力水平的增大,瞬时应变、蠕变变形、蠕变速率及损伤程度也随之增大。因此,巷道底板的偏应力水平是控制软砂岩变形的关键因素。
为进一步验证和探讨模型的适用性和准确性,您可以查看相关的研究文献,例如关于砂岩蠕变损伤模型特性的研究(详细内容),以及断续双裂隙砂岩三轴卸荷蠕变特性试验及损伤蠕变模型的分析(点击查看)。这些文献提供了更深入的分析和实验数据,供您参考和学习。
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