本發(fā)明涉及一種巖石黏性系數(shù)測試方法，尤其涉及一種基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法。

背景技術(shù)：

在礦山開采、隧道開挖和水電站建設(shè)等巖體工程中，鑿巖爆破產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)和炸藥爆炸過程中產(chǎn)生的爆炸應(yīng)力波，都會(huì)引起圍巖介質(zhì)的擾動(dòng)并以波的形式向外傳播。圍巖中存在著各種結(jié)構(gòu)面和節(jié)理等，外界擾動(dòng)在節(jié)理巖體中傳播會(huì)產(chǎn)生能量衰減和波形彌散，有些含有微缺陷和水分的巖石不僅表現(xiàn)出彈性性質(zhì)也表現(xiàn)出一定的黏性特性，利用等效介質(zhì)的方法可以將節(jié)理巖體中應(yīng)力波傳播等效為應(yīng)力波在黏彈性材料中傳播，因此開展黏彈性波傳播規(guī)律的研究是探討應(yīng)力波在節(jié)理巖體中傳播進(jìn)而誘發(fā)礦山動(dòng)力災(zāi)害的機(jī)理的關(guān)鍵一環(huán)。

目前基于等效介質(zhì)法的黏性系數(shù)測試主要是利用已建立的黏彈性本構(gòu)關(guān)系和動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)中測得的巖桿上兩測點(diǎn)(p1和p2)的應(yīng)變波形，按照式(1)計(jì)算應(yīng)力波在巖桿上傳播的衰減系數(shù)，然后根據(jù)衰減系數(shù)和本構(gòu)方程中黏性系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行求解。若黏彈性本構(gòu)關(guān)系取kelvin-voigt模型的本構(gòu)方程，黏性系數(shù)和衰減系數(shù)的關(guān)系如式(2)所示。

依據(jù)巖桿上兩測點(diǎn)p1和p2測得的應(yīng)變波進(jìn)行傅里葉變換可求得各個(gè)諧波對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)，如式(1)所示。

式中，α為衰減系數(shù)，ω為傅里葉變換后的諧波角頻率，ε2和ε1分別為p2點(diǎn)和p1點(diǎn)測得的應(yīng)變，f表示對(duì)應(yīng)變波進(jìn)行傅里葉變換，l為p1點(diǎn)和p2點(diǎn)之間的距離，re表示取復(fù)數(shù)的實(shí)部。

利用kelvin-voigt模型建立黏彈性本構(gòu)方程，然后結(jié)合一維波傳播理論構(gòu)建一維黏彈性波傳播控制方程，黏性系數(shù)可由方程(2)求得。

上述黏性系數(shù)的測試方法存在如下不足：首先，由方程(1)求得的衰減系數(shù)是頻率的函數(shù)，因此最后計(jì)算得到的黏性系數(shù)也是頻率的函數(shù)并非一個(gè)定值，需要依據(jù)主頻確定巖桿的黏性系數(shù)；其次，測試巖桿上兩點(diǎn)的應(yīng)變波形，需要保證巖桿的長度能夠測得兩個(gè)完整的加載波形，對(duì)巖桿的長度要求較高，而鉆取的天然巖桿長度比較短，因此滿足要求的巖桿制作比較困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提出了室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的試驗(yàn)方法，通過試錯(cuò)的方法不斷調(diào)整黏性系數(shù)，優(yōu)化出一個(gè)最合適的黏性系數(shù)。

為解決上述技術(shù)問題，提供了一種基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法，包括以下步驟：

建立巖桿的黏彈性本構(gòu)方程和一維黏彈性波傳播的控制方程；

基于一維黏彈性波傳播的控制方程，應(yīng)用透反射理論和黏彈性損傷理論設(shè)計(jì)一維黏彈性應(yīng)力波分析程序；

利用一維黏彈性應(yīng)力波分析程序模擬沖擊試驗(yàn)，輸入加載波并將模擬沖擊試驗(yàn)獲得的應(yīng)變波與驗(yàn)證波進(jìn)行對(duì)比，通過調(diào)整設(shè)置的參數(shù)使模擬的應(yīng)變波形與驗(yàn)證波形一致，進(jìn)而獲得巖桿的黏性系數(shù)。

在本發(fā)明基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，所述建立巖桿的黏彈性本構(gòu)方程具體為：

利用擺錘加載中應(yīng)變率霍普金森壓桿試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行巖桿的shpb試驗(yàn)，測試其動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

借助彈性元件和黏性元件構(gòu)建本構(gòu)模型，結(jié)合巖桿的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線建立巖桿的動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程。

在本發(fā)明基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，所述建立一維黏彈性波傳播的控制方程具體為：

基于一維波傳播的連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程和巖桿的動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程，建立一維黏彈性波傳播的控制方程。

在本發(fā)明基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，利用一維黏彈性應(yīng)力波分析程序模擬沖擊試驗(yàn)的過程包括以下步驟：

前處理步驟：建立巖桿試樣的幾何模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分將模型劃分成多個(gè)單元，對(duì)各單元的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行賦值，設(shè)置邊界條件和加載條件；

應(yīng)力分析步驟：進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力計(jì)算同時(shí)判斷單元是否發(fā)生損傷并對(duì)損傷情況進(jìn)行處理；

后處理步驟：輸出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值、應(yīng)變值以及彈性模量值。

在本發(fā)明基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，在所述前處理步驟中對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行賦值：密度、彈性模量、橫截面積、黏性系數(shù)、單軸抗壓強(qiáng)度以及單軸抗拉強(qiáng)度；

在前處理步驟中設(shè)置加載條件具體為：對(duì)施加在巖桿試樣上的加載形式、加載波形以及波形參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

在本發(fā)明基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，應(yīng)力分析步驟具體包括以下步驟：

對(duì)巖桿試樣施加一個(gè)新的邊界應(yīng)力；

根據(jù)控制方程和透反射理論計(jì)算節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值和應(yīng)變值；

根據(jù)破壞準(zhǔn)則判斷是否有單元損傷，若有損傷，則根據(jù)黏彈性損傷理論計(jì)算損傷情況，并修改相關(guān)物理參數(shù)后重新計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值和應(yīng)變值；

若沒有損傷，則輸出各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值和應(yīng)變值。

在本發(fā)明基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，黏性損傷根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算：

η＝(1-d)η0；

其中，

式中d是損傷因子，處于0到1之間，η和η0分別是損傷后和損傷前的黏性系數(shù)；

ε為單元的應(yīng)變，εt0為彈性極限應(yīng)變，εtu為單元的拉伸極限應(yīng)變，εc0為彈性極限對(duì)應(yīng)的壓應(yīng)變；

e0損傷前的彈性模量，ftr為拉伸破壞殘余強(qiáng)度，fcr為壓縮破壞殘余強(qiáng)度。

在本發(fā)明基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，后處理步驟具體為：

從應(yīng)力分析步驟的計(jì)算結(jié)果中提取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值、應(yīng)變值、彈性模量值，并輸出應(yīng)力圖、應(yīng)變圖以及彈性模量圖。

在本發(fā)明天然短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，根據(jù)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值、應(yīng)變值、彈性模量值繪制應(yīng)變波形圖，將應(yīng)變波與驗(yàn)證波進(jìn)行對(duì)比，通過調(diào)整參數(shù)使應(yīng)變波形與驗(yàn)證波形相一致，進(jìn)而獲得巖桿的黏性系數(shù)。

在本發(fā)明天然短巖桿黏性系數(shù)測試方法中，利用擺錘加載中應(yīng)變率霍普金森壓桿試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行天然短巖桿的沖擊試驗(yàn)，獲得兩個(gè)測點(diǎn)的波形分別作為模擬沖擊試驗(yàn)中所需的加載波形和驗(yàn)證波形。

上述技術(shù)方案至少具有如下有益效果：本發(fā)明提出了室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，通過shpb試驗(yàn)測得巖石的動(dòng)態(tài)本構(gòu)曲線進(jìn)而構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)值模型，然后利用動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)測得數(shù)值模擬中需要的加載波形和驗(yàn)證波形，通過試錯(cuò)的方法不斷調(diào)整黏性系數(shù)，優(yōu)化出一個(gè)最合適的黏性系數(shù)。

針對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)方法的不足，本發(fā)明的試驗(yàn)方法有如下改進(jìn)：首先，通過試驗(yàn)測得的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)建動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系更加符合巖石的動(dòng)態(tài)特性，測得巖石的黏性系數(shù)更加合理；其次，通過數(shù)值模擬不斷試錯(cuò)的方法得到的黏性系數(shù)相比主頻對(duì)應(yīng)黏性系數(shù)更加具有代表性；再次，本發(fā)明的動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)中只需要測得一個(gè)完整的波形作為數(shù)值模型的加載波形，另一個(gè)驗(yàn)證波形并不要求是否有疊加和完整，因此可以縮短試驗(yàn)中巖桿的長度，有利于天然巖石黏性系數(shù)的測試。

附圖說明

圖1是kelvin-voigt模型示意圖；

圖2細(xì)觀單元單軸受拉時(shí)的彈性損傷本構(gòu)關(guān)系示意圖；

圖3是一維黏彈性應(yīng)力波分析程序流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種基于黏彈性波傳播分析的短巖桿黏性系數(shù)測試方法，包括以下步驟：建立巖桿的黏彈性本構(gòu)方程和一維黏彈性波傳播的控制方程；基于一維黏彈性波傳播的控制方程、透反射理論以及黏彈性損傷理論設(shè)計(jì)一維黏彈性應(yīng)力波分析程序；利用一維黏彈性應(yīng)力波分析程序模擬沖擊試驗(yàn)，輸入加載波并將模擬沖擊試驗(yàn)獲得的應(yīng)變波與驗(yàn)證波進(jìn)行對(duì)比，通過調(diào)整設(shè)置的參數(shù)使模擬的應(yīng)變波形與驗(yàn)證波形一致，進(jìn)而獲得巖桿的黏性系數(shù)。

其中，建立巖桿的黏彈性本構(gòu)方程具體為：利用擺錘加載中應(yīng)變率霍普金森壓桿試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行巖桿的shpb試驗(yàn)，測試巖桿試樣的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。借助彈性元件和黏性元件構(gòu)建本構(gòu)模型，彈性元件可采用彈簧，黏性元件采用黏壺。具體實(shí)施時(shí)可采用圖1所示的開爾文體元件模型作為黏彈性材料的本構(gòu)模型，結(jié)合shpb試驗(yàn)獲得的巖桿的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線建立巖桿的動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程，如式(3)所示。

式中，σ、ε分別是開爾文體的應(yīng)力和應(yīng)變，e和η分別是開爾文體中彈簧的彈性模量和牛頓體的黏性系數(shù)。

建立巖石的動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程后，基于一維波傳播的連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程和巖石的動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程，建立一維黏彈性波傳播的控制方程。

由一維縱波的連續(xù)性方程可知：

由牛頓定理可得一維縱波的運(yùn)動(dòng)方程：

式中，v是質(zhì)點(diǎn)速度，ρ是介質(zhì)的密度，x是質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)。

根據(jù)公式(3)(4)(5)可以求得一維黏彈性波的控制方程：

方程(6)的諧波解為：

u(x,t)＝u0exp(αx)exp[i(ωt-kx)](7)

式中，α和k分別為衰減因子和波數(shù)，α為負(fù)數(shù)表示諧波隨傳播距離指數(shù)衰減，u和ω分別表示位移和角頻率。

應(yīng)力波傳播的相速度c＝ω/k，是頻率的函數(shù)，由方程(8)可得

基于上述過程構(gòu)建一維黏彈性波傳播的控制方程后，應(yīng)用透反射理論和黏彈性損傷理論設(shè)計(jì)一維波傳播分析程序。下面具體說明一下一維波傳播分析程序的設(shè)計(jì)原理：

1、應(yīng)力波在黏彈性桿界面處透反射

一維諧波在無界面黏彈性桿中傳播時(shí)，諧波幅值僅隨傳播距離按照指數(shù)函數(shù)衰減，諧波頻率和相速度不發(fā)生變化。由式(10)可知，諧波的傳播速度不僅受桿的材料屬性影響而且也與諧波頻率有關(guān)。一維應(yīng)力波在彈性桿中傳播遇到材料屬性變化的界面時(shí)，應(yīng)力波透過界面的波形幅值依據(jù)透反射關(guān)系增減，但是頻率保持不變，即應(yīng)力波波形圖縱向伸縮而橫向不變。諧波在黏彈性桿中傳播時(shí)，黏彈性桿的材料屬性并不影響諧波的頻率，因此當(dāng)諧波在黏彈性桿中傳播時(shí)遇到材料屬性變化的分界面時(shí)，諧波通過分界面之后的波形頻率也保持不變，即諧波波形圖也是縱向伸縮而橫向不變。

由連續(xù)性條件可知：

fi+fr＝ft(11)

vi+vr＝vt(12)

由動(dòng)量守恒得：

fidt＝ρ1a1c1dtvifi＝σia1(13)

frdt＝-ρ1a1c1dtvrfr＝σra1(14)

ftdt＝ρ2a2c2dtvtft＝σta2(15)

式中：f、v和σ分別為分界面上的力、質(zhì)點(diǎn)速度和應(yīng)力，下標(biāo)i、r和t分別表示入射波、反射波和透射波，ρ1和ρ2分別為分界面左邊和右邊的密度，c1和c2分別為分界面左邊和右邊的諧波速度，dt為單位時(shí)間，a1和a2分別為分界面左邊和右邊的截面積。

由式(11)-(15)得：

由式(16)和(17)可知，諧波通過材質(zhì)和橫截面積變化的界面時(shí)，諧波的透射系數(shù)和反射系數(shù)與界面兩邊的材料密度、諧波相速度和橫截面面積有關(guān)。由于諧波在黏彈性桿中傳播的相速度受材料屬性和諧波頻率的影響，因此諧波的透射系數(shù)和反射系數(shù)受諧波的頻率影響，不同頻率的諧波透反射系數(shù)不同。由不同頻率的諧波疊加形成的應(yīng)力波通過材質(zhì)和橫截面積變化的界面時(shí)，由于不同頻率諧波的透反射系數(shù)不一致，導(dǎo)致疊加之后形成的應(yīng)力波的頻率將發(fā)生變化，即應(yīng)力波通過波阻抗變化的界面后，應(yīng)力波波形不僅在縱向伸縮而且在橫向也有伸縮，這與任意形狀的應(yīng)力波在一維彈性桿中傳播的透反射規(guī)律不同。

2、黏彈性波加載邊界處理

由于一維黏彈性波控制方程中應(yīng)變和應(yīng)力方程形式一樣，因此應(yīng)力或應(yīng)變諧波在黏彈性長桿中傳播規(guī)律一致。但是由于加載邊界的不一致，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。

(1)應(yīng)變邊界

模型的加載邊界為應(yīng)變控制，需要由應(yīng)變求解應(yīng)力，由方程(3)開爾文體的本構(gòu)方程可知，基于應(yīng)變波傳播的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)力求解如下：

式中ε^t、σ^t、e^t和η^t表示t時(shí)刻某質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)變、應(yīng)力、彈性模量和黏性系數(shù)，δt表示時(shí)間增量。質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的應(yīng)力可以由這一時(shí)刻和上一時(shí)刻的應(yīng)變進(jìn)行求解。

(2)應(yīng)力邊界

模型的加載邊界為應(yīng)力加載，模型中波以應(yīng)變的形式進(jìn)行傳播，需要把應(yīng)力波轉(zhuǎn)換成應(yīng)變波，由方程(20)可知

應(yīng)力波加載的初始時(shí)刻，t＝0，ε＝0。

3、黏性損傷理論

在一維黏彈性長桿中黏彈性材料單元所受拉應(yīng)力或壓應(yīng)力大于單軸抗拉強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度時(shí)材料發(fā)生損傷，損傷包括兩部分，一部分是彈性損傷，通過改變材料的楊氏模量來表達(dá)損傷的影響，另一部分是黏性損傷，通過改變黏性系數(shù)來表達(dá)損傷對(duì)材料的影響。

(1)彈性損傷原理

按照彈性損傷理論，單元產(chǎn)生損傷后，材料參數(shù)要進(jìn)行弱化，彈性模量按照式(22)進(jìn)行處理。

e＝(1-d)e0(22)

式中d是損傷因子，處于0到1之間；e和e0分別是損傷后和損傷前的彈性模量。

假定細(xì)觀單元的彈性損傷本構(gòu)關(guān)系如圖2所示。當(dāng)單元所受的拉應(yīng)力大于材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，單元出現(xiàn)拉伸損傷，此時(shí)單元的應(yīng)變?yōu)棣?，可知εt0≤ε<εtu，εt0為彈性極限對(duì)應(yīng)的應(yīng)變即彈性極限應(yīng)變，εtu為單元的極限拉伸應(yīng)變。由于該單元尚未完全破壞仍然有一定的承載能力，而這種承載能力可以定義一個(gè)殘余強(qiáng)度ftr來表征，損傷因子的計(jì)算如式(23)所示。

當(dāng)單元所受的壓應(yīng)力大于材料的抗壓強(qiáng)度時(shí)，單元出現(xiàn)壓損傷，采用和拉伸損傷相似的方法處理壓縮損傷，如式(24)所示。

式中，εc0為彈性極限對(duì)應(yīng)的壓應(yīng)變，fcr為壓縮破壞殘余強(qiáng)度。

(2)黏性損傷原理

彈性損傷因子的計(jì)算是利用殘余強(qiáng)度、材料損傷前的彈性模量和損傷時(shí)的應(yīng)變。當(dāng)材料為黏彈性材料時(shí)，單元的應(yīng)力由彈性項(xiàng)和黏性項(xiàng)兩部分組成，借助于彈性材料損傷因子的計(jì)算方法來計(jì)算黏彈性材料的損傷因子。拉伸損傷和壓縮損傷的損傷因子分別如下式(25)和(26)所示。

參照彈性損傷中楊氏模量的計(jì)算公式給出黏性損傷中完整巖石的黏性系數(shù)和損傷后巖石黏性系數(shù)的方程式(27)。

η＝(1-d)η0(27)

式中η和η0分別是損傷后和損傷前的黏性系數(shù)。

根據(jù)上述關(guān)于應(yīng)力波在一維黏彈性桿中的傳播理論、透反射理論和黏彈性損傷理論的設(shè)計(jì)一維黏彈性應(yīng)力波分析程序，程序流程如圖3所示。再采用一維黏彈性應(yīng)力波分析程序模擬沖擊試驗(yàn)測試的應(yīng)變波，將應(yīng)變波形與驗(yàn)證波形進(jìn)行對(duì)比，利用試錯(cuò)的方法計(jì)算天然巖石的黏性系數(shù)。具體實(shí)施過程如下：

如圖3所示，利用一維波傳播分析程序模擬沖擊試驗(yàn)過程包括前處理、應(yīng)力分析和后處理三部分。前處理步驟主要功能是建立巖桿試樣的幾何模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分將模型劃分成多個(gè)單元，對(duì)各單元的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行賦值，設(shè)置邊界條件和加載條件。應(yīng)力分析步驟主要功能是進(jìn)行節(jié)點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算同時(shí)判斷單元是否發(fā)生損傷并對(duì)損傷情況進(jìn)行處理。后處理步驟主要功能是輸出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值、應(yīng)變值以及彈性模量值。

前處理步驟中，首先對(duì)各單元的以下參數(shù)進(jìn)行賦值：密度、彈性模量、橫截面積、黏性系數(shù)、單軸抗壓強(qiáng)度以及單軸抗拉強(qiáng)度。再對(duì)施加在巖桿試樣上的加載形式、加載波形以及波形參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。具體實(shí)施時(shí)，先利用擺錘加載中應(yīng)變率霍普金森壓桿試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行天然短巖桿的沖擊試驗(yàn)，進(jìn)而獲得兩個(gè)測點(diǎn)的波形。將其中一個(gè)完整的波形作為模擬沖擊試驗(yàn)中的加載波形和另一個(gè)波形作為驗(yàn)證波形。

前處理步驟完成后，進(jìn)行應(yīng)力分析步驟。應(yīng)力分析步驟具體包括以下步驟：

對(duì)巖桿試樣施加一個(gè)新的邊界應(yīng)力；

根據(jù)控制方程和透反射理論計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值和應(yīng)變值；

根據(jù)破壞準(zhǔn)則判斷是否有單元損傷，若有損傷根據(jù)黏性損傷理論和彈性損傷理論計(jì)算損傷情況，并修改相關(guān)物理參數(shù)后重新計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值和應(yīng)變值；

若沒有損傷，則輸出各節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值和應(yīng)變值。

從應(yīng)力分析步驟的計(jì)算結(jié)果中提取關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值、應(yīng)變值、彈性模量值，并輸出應(yīng)力圖、應(yīng)變圖以及彈性模量圖。

根據(jù)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值、應(yīng)變值、彈性模量值繪制應(yīng)變波形圖，將應(yīng)變波與驗(yàn)證波進(jìn)行對(duì)比，通過調(diào)整參數(shù)使應(yīng)變波形與驗(yàn)證波形相一致，進(jìn)而獲得巖桿的黏性系數(shù)。

本發(fā)明采用室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的測試方法，首先建立巖桿的黏彈性本構(gòu)方程和一維黏彈性波傳播的控制方程；基于一維黏彈性波傳播的控制方程、透反射理論以及黏彈性損傷理論設(shè)計(jì)一維黏彈性應(yīng)力波分析程序；利用一維黏彈性應(yīng)力波分析程序模擬沖擊試驗(yàn)，輸入加載波并將模擬沖擊試驗(yàn)獲得的應(yīng)變波與驗(yàn)證波進(jìn)行對(duì)比，通過調(diào)整設(shè)置的參數(shù)使模擬的應(yīng)變波形與驗(yàn)證波形一致，進(jìn)而獲得巖桿的黏性系數(shù)。

本發(fā)明通過試驗(yàn)測得的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)建動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系更加符合巖石的動(dòng)態(tài)特性，測得巖石的黏性系數(shù)更加合理；通過數(shù)值模擬不斷試錯(cuò)的方法得到的黏性系數(shù)相比主頻對(duì)應(yīng)黏性系數(shù)更加具有代表性；本發(fā)明的動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)中只需要測得一個(gè)完整的波形作為數(shù)值模型的加載波形，另一個(gè)驗(yàn)證波形并不要求是否有疊加和完整，因此可以縮短試驗(yàn)中巖桿的長度，有利于天然巖石黏性系數(shù)的測試。

以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。