(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 202210942831.5 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650093 云南省昆明市五华区学府路 253号 (72)发明人 孙伟　刘增　李金鑫　高通　 姜明归　樊锴　卢开放　赵建光　 李兆宇　 (74)专利代理 机构 天津煜博知识产权代理事务 所(普通合伙) 12246 专利代理师 朱维 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种分层充填体损伤动态本构模型构建方 法 (57)摘要 本发明涉及一种分层充填体损伤动态本构 模型构建方法， 属于矿业工程技术领域。 本发明 基于均质充填体和分层充填体准静态本构模型， 构建充填体动态本构模型； 基于充填体动态本构 模型， 考虑充填体的峰值强度和应变率效应， 通 过损伤效应确定充填体的损伤动态本构模型； 基 于损伤动态本构模型， 推导损伤本构模型参数的 理论公式； 采用Box ‑BehnkenDesign设计SHPB实 验， 通过试验 数据和损伤本构 模型参数的理论公 式对构建的损伤动态本构 模型进行验证。 本发明 分层充填体动态本构模型可以准确反映出爆破 荷载作用下充填体的动力学响应及 惯性效应、 应 变率效应等， 对深入开展本构 模型的研究具有重 要的科学意义。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115270490 A 2022.11.01 CN 115270490 A 1.一种分层充填体损伤动态本构模型构建方法， 其特 征在于： 具体步骤如下： (1)基于均质充填体和分层充填体准静态本构模型， 构建充填体动态本构模型； (2)基于充填体动态本构模型， 考虑充填体的峰值强度和应变率效应， 通过损伤效应确 定充填体的损伤动态本构模型； (3)基于损伤动态本构模型， 推导损伤本构模型参数的理论公式； (4)采用Box ‑Behnken Design设计SHPB实验， 通过试验数据和损伤本构模型参数的理 论公式对构建的损伤动态本构模型进行验证。 2.根据权利要求1所述分层充填体损伤动态本构模型构建方法， 其特征在于： 步骤(1) 构建充填体动态本构模型的具体方法为 充填体的动态本构模型为： σd( ε )＝σs( ε )Rc 式中： σd( ε )为动态应力； σs( ε )为准静态应力； Rc为应变率效应增强因子； 分层充填体准静态本构模型采用Ot tosen模型， 表达式为： 式中： fc为充填体的单轴抗压强度； εc表示充填体的峰值应 变； 其中 α ＝E0/E`s 式中： E0为充填体的切线模量、 E`s为充填体的割线模量； γ为充填体的特 征参数； 单轴压缩情况 下， 根据C EB‑FIP公式计算充填体的应 变率强化因子Rc， 具体表达式为： 式中： 为充填体的应 变率； 根据CEB‑FIP经验公式求 解充填体峰值应 变与应变率之间的变化关系： 故， 充填体动态本构模型为： 式中： Rc为应变率强化因子； fc为充填体的单轴抗压强度； 其中 α ＝E0/E`s 式中： E0为充填体的切 线模量、 E`s为充填体的割线模量； γ为充填体的特征参数； εcd为 充填体峰值应 变。 3.根据权利要求2所述分层充填体损伤动态本构模型构建方法， 其特征在于： 步骤(2) 充填体的损伤动态本构模型的构建方法为 通过应变等效假设将有损状态下的应力 ‑应变曲线等效替换为无损状态下的应力 ‑应 变曲线， 具体表达式为 σ ＝(1‑D)σi 式中， σi为充填体无损状态下的峰值应力； σ 为有损状态下的峰值应力； D为充填体的损权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270490 A 2伤值； 充填体的损伤与应 变及应变率之间呈 幂函数分布， 具体为 式中： D0为充填体初始损伤； a、 b为待定参数； 为充填体的应 变率； 充填体的损伤动态本构模型为： 式中： D0为充填体初始损伤； a、 b为待定参数； 为充填体的应变率； Rc 为应变率强化因子； fc为充填体的单轴抗压强度； 其中 α ＝E0/E`s 式中： E0为充填体的切 线模量、 E`s为充填体的割线模量； γ为充填体的特征参数； εcd为 充填体峰值应 变。 4.根据权利要求3所述分层充填体损伤动态本构模型构建方法， 其特征在于： 步骤(3) 损伤本构模型参数的理论公式的推导方法为 充填体无损弹性模量的计算方法为： 式中： D0为充填体初始损伤； E0为材料的弹性模量， 通过单轴压缩 实验获得； 为材料的 无损弹性模量； 式中， 表示第i次实验中充填体试件的弹性模量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270490 A 3