页岩弹脆性损伤本构模型研究

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页岩弹脆性损伤本构模型研究
页岩气是当前勘探开发的重点,而页岩储层是典型的致密储层,大多需要经过压裂改造才能有效开发,所以研究以本构关系为代表的页岩力学性质,从而为其损伤演化提供理论依据,具有十分重要的意义。本文以鄂尔多斯盆地南部长7储层页岩为研究对象,运用X射线衍射试验和氩离子抛光—电镜扫描试验,综合分析了页岩的矿物组分和孔隙裂缝结构,结合文献调研和Comsol有限元软件研究了页岩在外载荷下的破坏机理;运用单轴和SHPB冲击试验,研究了页岩试件在静载和动载下的力学响应特性,并结合试验数据计算出页岩发生损伤时的阈值应力;基于朱—王—唐粘弹性本构,结合损伤微元服从Weibull分布的损伤变量,对方程进行修正,并最终得到了能够描述页岩在动载下力学性质的本构方程。
研究结果表明:页岩中的微裂缝和微孔隙在加载时出现应力集中现象,是页岩中最容易受到破坏的结构;页岩中的脆性矿物在加载时比延性矿物更容易受到破坏;使用黄铜片整形器以及确定适当的试件尺寸,使冲击试验达到了恒应变率加载;通过对试验中页岩试件的动态性能分析,发现峰值应力和应变率呈线性关系,页岩的动态强度随着冲击速度的增大而提高,说明页岩是应 ...

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关键词：Weibull分布 Weibull comsol 线性关系 综合分析