[发明专利]一种确定颗粒材料模量软化和恢复的方法

权利要求书

1.一种确定颗粒材料模量软化和恢复的方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

(1)引入状态参数θ和参数对颗粒材料状态的变化进行定义；

(2)结合参数与状态参数θ之间的关系，得到模量演化的微分方程；

(3)求解微分方程，进而得到颗粒材料模量随时间软化或恢复的计算预测模型；

所述颗粒材料状态的变化表现为：

θ＞0，模量恢复；θ＜0，模量软化；

式由函数f(θ)进行泰勒级数展开得到，仅保留前三项；

式中，θ是某一时刻模量的变化率与该阶段初始模量G_t0的比值，k·f(θ)为状态参数的函数，k表示影响状态参数的外界因素，为常数；

所述参数与状态参数θ之间的关系如下：

式中，a₀＝a₁＝0，由模量软化；模量恢复；得出；

a₂为常数，软化阶段设置为正，恢复阶段设置为负；

所述微分方程为：

式中，t为各个软化或恢复阶段所经历的时间；t₀为各个软化或恢复阶段的初始时间；t-t₀为该阶段经历的时间；G_t0为初始模量；

所述模量随时间软化或恢复的计算预测模型表达式如下：

G(t)/G_t0＝b-a ln[1+c(t-t₀)]

式中，C₁,C₂为常数；a＝1/a₂；c＝1/(aC₁G_t0)；b＝C₂/G_t0-a ln(C₁G_t0)；G(t)为模量随时间的变化关系。

2.实现如权利要求1所述确定颗粒材料模量软化和恢复的方法求解模型参数的模量演化试验装置，其特征在于，所述装置包括信号传感器、外接压力输入泵、电磁驱动臂、线圈磁铁、有机玻璃罩、圆柱形玻璃珠试样、外接负压力泵、试验底座；圆柱形玻璃珠试样固定在试验底座中央，圆柱形玻璃珠试样外包橡皮膜；圆柱形玻璃珠试样上方连接电磁驱动臂，电磁驱动臂各端分别位于线圈磁铁的中央位置；试验底座上安装有圆筒形有机玻璃罩，将上述部件罩在有机玻璃罩内，有机玻璃罩上端设有密封盖；密封盖上安装有信号传感器，信号传感器一端引出，一端连接电磁驱动臂上的应变传感器；外接压力输入泵的一端从密封盖向有机玻璃罩内提供围压；外接负压力泵输出端从底座中央孔进入圆柱形试样底部中心孔，对圆柱形试样施加负压。