(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 202211201119.6 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 街道八一路2 99号 (72)发明人 邓鹏海　刘泉声　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 李炜 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种消除加载率效应的断裂能精准标定方 法 (57)摘要 本发明公开了一种消除加载率效应的断裂 能精准标定方法， 步骤如下： (1)获取相关力学参 数和材料密度； (2)建立具有中央预制破裂路径 的巴西劈裂数值模型， 采用不同加载速率模拟， 将模拟结果进行线性拟合， 得到不同GI值零加载 速率下的抗拉强度模拟值， 并与输入抗拉强度对 比， 标定得到I型断裂能精确值； (3)建立具有60 ° 倾斜预制破裂路径的单轴压缩模型， 采用步骤 (2)的方法标定得到II型断裂能精确值； (4)采用 线性公式计算不同网格尺寸下的GI和GII值； (5) 验证所标定GI和GII值的可靠性。 该方法能够消除 断裂能对加载速率的依赖性， 从而得到零加载速 率下的精确值， 也能够得到不同网格尺寸下的断 裂能。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115510712 A 2022.12.23 CN 115510712 A 1.一种消除加载率效应的断裂能精准标定方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1.开展单轴压缩、 巴西劈裂、 三轴压缩室内试验和称重试验， 获取弹性模量、 泊松 比、 抗拉强度、 粘聚力、 内摩擦角和材 料密度； 步骤2.建立具有中央预制破裂路径的巴西劈裂数值模型， 采用不同加载速率模拟， 将 模拟结果进行线性拟合， 得到不 同GI值零加载速率下的抗拉强度模拟值， 并与输入抗拉强 度对比， 标定得到I型断裂能精确值； 步骤3.建立具有60 °倾斜预制破裂路径的单轴压缩模型， 采用不同加载速率模拟， 将模 拟结果线性拟合， 得到 不同GII值零加载速率 下的荷载模拟值， 并与理论荷载对比， 标定得到 II型断裂能精确值； 步骤4.采用线性公式计算 不同网格尺寸下的GI和GII值； 步骤5.开展无预制破裂路径 的单轴压缩和三轴压缩模拟， 将模拟值与理论值对比， 验 证所标定GI和GII值的可靠性。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤2中， 在巴西圆盘上平行加载速率 方向设置一条中央预制破裂路径， 该 预制路径在建模时直接建立。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤2中， 将岩样粘聚力c设为GPa级 别。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤2中， 将加载速率分别设置为 0.03m/s、 0.05m/s、 0.08m/s、 0.10m/s、 0.13m/s、 0.15m/s、 0.18m/s和0.21m/s， 将不同加载速 率模拟得到 的抗拉强度进行线性拟合， 得到不 同GI值零加载速率下的抗拉强度模拟值， 并 与输入抗拉强度对比， 标定得到I型断裂能精确值； 在平面应 变条件下， 模拟抗拉强度采用如下公式计算： 式中： σts为模拟抗拉强度， P为加载板荷载， D为岩 样直径。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤3 中， 对单轴压缩岩样在 建模时建 立60°倾角的预制破裂路径。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤3中， 将加载速率分别设置为 0.05m/s、 0.10m/s、 0.20m/s、 0.30m/s、 0.40m/s、 0.60m/s、 0.70m/s和0.80m/s， 将不同加载速 率模拟得到的荷载进行线性拟合， 得到不同GII值零加载速率下的荷载模拟值， 并与理论荷 载对比， 标定得到I I型断裂能精确值。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤2和步骤3中， 模拟得到的强度值 与输入值或理论 值允许有误差， 但最大误差不超过1.5％。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤3中， 理论荷载采用如下公式计 算： 式中： F为理论荷 载， c为粘聚力， A为预制破裂面面积， α 为预制破裂路径倾角， 为岩样 内摩擦角； 预制破裂面 面积A采用如下公式计算：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510712 A 2式中： W为岩样宽度。 9.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤4中， 不同网格尺寸下的I型和II 型断裂能采用如下公式计算得到： 式中： GI′、 GII′分别为网格尺寸h ′下的I型和II型断裂能， GI、 GII则为采用网格尺寸h标 定得到的I型和I I型断裂能。 10.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤5中， 对于无预制路径的单轴压 缩和三轴压缩模拟， 采用不大于1mm的网格尺寸； 将模拟值与理论值对比， 以消除室内试验 岩样差异性带来的误差， 三轴抗压强度理论 值采用如下公式计算得到： 式中， σ1为三轴抗压强度理论 值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510712 A 3