(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 202211286678.1 (22)申请日 2022.10.20 (71)申请人 中国矿业大 学 （北京） 地址 100083 北京市海淀区学院路丁1 1号 (72)发明人 陈见行　王世纪　胡松松　张汉　 孙国新　张俊文　杨胜利　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种全长黏结锚索的数值模拟方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种全长黏结锚索的数值模 拟方法及系统， 该方法包括： 创建三维数值模拟 模型， 并在所述三维数值模拟模型中， 创建锚索； 定义锚索与锚固剂间锚固界面的剪切滑移关系； 创建锚固界面剪切行为FISH函数， 并将定义的锚 固界面剪切滑移关系输入到该FISH函数中； 在锚 索拉拔端施加恒定的拉拔速度； 记录锚索拉拔端 的拉拔力和拉拔位移并绘制拉拔性能曲线。 本发 明能够解决原始的锚结构单元和桩结构单元无 法模拟锚索与锚固剂间锚固界面失效后的非线 性剪切软化和摩擦脱黏问题以及表格函数使用 较为繁琐的问题， 以准确模拟全长黏结锚索的锚 固性能， 并提高数值模拟的计算效率。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115358099 A 2022.11.18 CN 115358099 A 1.一种全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特 征在于， 包括： 创建三维数值模拟模型， 并在所述 三维数值模拟模型中， 创建锚索； 定义锚索与锚固剂间锚固界面的剪切滑 移关系； 创建锚固界面剪切行为FISH函数， 并将定义的锚固界面剪切滑移关系输入到该FISH函 数中； 在锚索拉拔端施加恒定的拉拔速度； 记录锚索 拉拔端的拉拔力和拉拔位移并绘制拉拔 性能曲线。 2.根据权利要求1所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 创建三维数 值模拟模型包括： 根据实际工况， 在FLAC3D软件内创建三维数值模拟模型， 确定三维数值模拟模型的长、 宽和高以及沿着三维数值模拟模型长、 宽和高方向单 元体的数量； 定义单元体的本构模型和材料参数以及三维数值模拟模型的边界条件、 初始条件和模 型配置。 3.根据权利要求2所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 所述模型配 置的计算模式为大变形计算模式。 4.根据权利要求3所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 在所述三维 数值模拟模型中， 创建锚索包括： 根据实际工况， 确定桩结构单 元内锚固构建的数量； 根据桩结构单元内锚固构建的数量， 在所述三维数值模拟模型内利用桩结构单元创建 锚索； 并根据实际工况中全长黏结锚索的基本情况， 输入 锚索的基本力学性质参数； 其中， 锚索长度与实际工况中的锚索长度相同。 5.根据权利要求4所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 每个锚固构 建的长度需小于等于20 0mm。 6.根据权利要求5所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 所述基本力 学性质参数包括： 锚固界面剪切刚度、 锚固界面法向刚度、 锚固界面沿剪切方向的摩擦角、 锚固开关、 锚 索杨氏模量、 锚索泊松比、 锚索横截面积、 锚索周长、 锚索抗拉极限、 锚索极惯 性矩、 锚索沿Y 轴的二次惯性矩和/或锚索沿Z轴的二次惯性矩。 7.根据权利要求6所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 定义锚索与 锚固剂间锚固界面的剪切滑 移关系包括： 定义锚固界面的剪切强度、 锚固界面剪切强度对应的剪切滑移量、 非线性剪切软化系 数、 锚固界面残余剪切强度对应的剪切滑 移量。 8.根据权利要求7所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 创建锚固界 面剪切行为FISH函数包括： 查找桩结构单 元的头指针并将其赋值给指针 变量pnt； 利用所述指针变量pnt对桩结构单元的全部锚固构建进行遍历； 每遍历一个锚固构建 时， 取出该锚固构建前端节点的剪切滑 移量， 将其取绝对值后赋值给剪切滑 移变量sl ip； 判断剪切滑 移变量sl ip是否小于等于锚固界面剪切强度对应的剪切滑 移量； 在判断结果为是的情况下， 根据预定第 一公式计算锚固构建单位长度的剪切强度输入权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115358099 A 2参数， 并将计算结果赋值给指针 变量pnt对应的锚固构建单位长度的剪切强度输入参数； 在判断结果为否的情况下， 继续判断剪切滑移变量slip是否小于等于锚固界面残余剪 切强度对应的剪切滑移量； 并在判断结果为是 的情况下， 根据预定第二公式计算锚固构建 单位长度的剪切强度输入参数， 并将计算结果赋值给指针变量pnt对应的锚固构建单位长 度的剪切强度输入参数； 在判断结果为否的情况下， 根据预定第三公式计算锚固构建单位 长度的剪切强度输入参数。 9.根据权利要求8所述的一种 全长黏结锚索的数值模拟方法， 其特征在于， 所述第 一公 式为： ； 其中，Fs为锚固构建单位长度的剪切强度输入参数； d1为锚固界面剪 切强度对应的剪切滑移量； d为锚固界面的剪切滑移量； 为锚固界面剪切强度； 为 锚索直径； 所述第二公式为： ； 其中，c为非线性剪切软化 系数； 所述第三公式为 ； 其中，d2为锚固界面残余剪切强 度对应的剪切滑 移量。 10.一种全长黏结锚索的数值模拟系统， 其特 征在于， 包括： 模型创建模块， 用于创建三维数值模拟模型， 并在所述三维数值模拟模型中， 创建锚 索； 关系定义模块， 用于 定义锚索与锚固剂间锚固界面的剪切滑 移关系； 函数处理模块， 用于创建锚固界面剪切行为FISH函数， 并将定义的锚固界面剪切滑移 关系输入到该 FISH函数中； 速度测试模块， 用于在锚索拉拔端施加恒定的拉拔速度； 记录锚索拉拔端的拉拔力和 拉拔位移并绘制拉拔 性能曲线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115358099 A 3