固体材料的结构层次及其动力变形与破坏

材料(岩体、金属等)具有复杂的结构层次,材料结构层次影响着材料的力学特性及其变形与破坏过程。从材料的结构层次的观点研究了材料动力变形与破坏。由研究可以看出,材料变形破坏的时间与空间尺度之间存在着紧密的关系,慢速过程发生于大尺度水平上,而快速过程发生于微细观水平上。材料变形破坏的塑性或者脆性特性取决于裂纹尖端处空穴盘能否在裂纹扩展前长大到临界尺寸,并转化为位错环。如果来得及长大到临界尺寸,那么就会有塑性破坏,否则就会有脆性破坏。正是由于这种原因在强度对于应变率的依赖关系中出现了塑性—脆性及脆性—塑性转变。材料在强烈受激状态下势能起伏及群体受激谱都要发生调整,在微细观水平上材料粒子发生了相关联的运动。正是这种相干运动使得材料在外部作用逐渐增强的情况下出现不同尺度的涡旋运动,进而使得材料的黏性随着应变率的增加而减小。

岩体动力变形破坏的层次特性(英文)

岩体具有复杂的内部结构,内部结构对于岩土的力学性质具有决定性的影响.文章从岩体结构层次的角度研究了岩体的动力变形与破坏过程,在松弛模型的框架内研究了变形破坏的空间尺度与应变率之间的关系.讨论了裂纹传播速度与荷载强度之间的关系,研究了岩体变形破坏的层次特性.最后从岩体结构层次角度研究了岩体的破坏准则.研究表明:岩体的动力变形与破坏具有层次特性,这一层次特性依赖于外载的空间与时间特性、岩体的结构层次和岩体变形与破坏过程速度的有限性.时间准则与极限变形准则可以较好地描述岩体的动力破坏.

冲击载作用下岩石变形破坏的细观结构特性

研究细观结构水平上黏性随着应变率增加而减小的机制。由分析可以看出,在细观水平上黏性随着应变率增加而减小与介质变形的转动模式有关。在一定的冲击波波阵面宽度及晶粒大小条件下,介质粒子会产生转动。在细观水平上当动量矩守恒近似满足时,最可能的情况是相邻2个介质粒子做相向运动,形成共轭对。随着应变率的增加,越来越多的粒子形成共轭对。共轭对粒子间的相对运动减小,因而黏性减小。总之,黏性随着应变率的增加而减小的机制在于介质内部的自由度被冲击载激起,并产生细观粒子的相关联运动。