运用最小耗能原理对梯度材料强度准则的探讨

通过最小耗能原理以及连续介质力学的函数的三个不变量的表示,推导出梯度材料的强度准则。新的准则只需要由简单的实验确定其系数,就能用于梯度材料复杂应力状态下的强度计算。并为梯度材料的优化设计提供强度方面的依据。

基于最小耗能原理的岩石损伤本构模型研究

在连续损伤理论框架下引入最小耗能原理,将岩石统一能量屈服准则作为耗能约束条件,基于各向同性基本假定构建一种新型损伤本构模型。假定以岩石初始屈服点作为损伤阈值,模型考虑损伤阈值对损伤演化规律的影响;推导岩石三轴压缩强度和变形参量与模型参数的理论关系。为验证模型的合理性,对角砾熔岩进行不同围压下的常规三轴压缩试验,并分析破坏过程中岩石变形各阶段的能量演化特征。研究结果表明:该模型能较好地反映岩石材料在复杂应力条件下的非线性力学行为,且考虑损伤阈值影响的模型对岩石后屈服段的拟合精度更高,对复杂应力条件下的岩石工程安全分析具有参考价值。

最小耗能原理在材料科学研究中的应用

本文提出,有可能按照人们的需要和要求来设计并制造出各种性能优异的材料,其理论基础是最小耗能原理。

关于最小耗能原理及其应用的新进展

综述了最小耗能原理及其应用方面取得的新进展。由文献[1]中所列举的参考文献可以看出,该文献提出的最小耗能原理以及它为研究材料的破坏理论、材料的本构关系理论和建立各类变分原理提供的新思路和新方法已被许多研究者所理解和接受,并在应用中取得了若干有意义的新成果。

耗散型材料的本构关系理论

本文讨论了最小耗能原理在建立耗散型材料本构关系方面的应用问题，具体导出了广义规范材料的木构关系、塑性位势理论、Bingham体及Maxwell体的本构关系．

基于能量原理的岩石损伤研究

岩石是一种含有初始微缺陷的天然工程材料,由于岩石力学性质的复杂性,目前还没有建立成熟和实用的岩石损伤演化模型。针对前人模型存在的问题,以岩石的各向同性弹性损伤为例,根据最小耗能原理,在应变等效原理前提下提出了一种新的损伤演变模型,同时给出了岩石损伤临界值的计算方法。最后采用室内试验和数值分析软件分析花岗岩从细观损伤到宏观破坏的整个过程,得出了整个过程中的轴向应力应变关系曲线,并将其与经典的Marzars损伤理论、数值模拟曲线进行对比研究,发现基于最小耗能原理的损伤演变方程更能反映岩石的损伤过程,且更符合实际情况。

反复低速冲击下短纤维复合材料的能量耗散与损伤演变

运用热力学理论和最小耗能原理,研究了反复低速冲击下短纤维复合材料的能量耗散与损伤演变,给出了冲击循环下材料耗散能表达式,建立了与复合材料割线模量降低率相关的损伤变量表达式和损伤演变方程。同时,以试验数据为基础,利用导出的损伤变量表达式,绘制出了反复低速冲击下短纤维复合材料的损伤演变曲线,并对曲线趋势进行了分析。

温度压力耦合作用下的岩石屈服破坏研究

以深部开采为背景,讨论了温度和压力对深部岩石变形和破坏规律的影响。将岩石的屈服破坏过程视为能量释放和能量耗散的过程,根据最小耗能原理导出了温度和压力耦合作用下的深部岩石屈服破坏准则。该准则具有明确的物理意义,即当岩石的塑性耗散能及温度梯度引起热传导的耗散能累积耗散到一定程度时,岩石就会发生破坏失稳。

不均匀脆性材料动强度提高机理及破坏形态研究

论文通过理论分析指出,材料的动强度较静强度是否有提高,提高幅度有多大,以及静动强度差异的根源与材料的类型、加载速率以及不均匀程度有关,不能撇开具体情况来讨论材料的静动强度的关系。重点研究了岩石、混凝土类不均匀脆性材料的静动强度差异及机理,指出其动强度较静强度有一定的提高,静、动强度的差异与其破坏时裂纹的发展路径有关。静态破坏时裂纹沿着材料的薄弱面向前发展,即静态裂纹开裂遵循最小耗能原理;而动态破坏时,材料内部的应变能需要在瞬间得到释放,裂纹沿着能量释放最短路径向前发展,这时的裂纹穿过了材料的部分高强度区,使得材料的动强度高于静强度,即动态裂纹开裂遵循能量释放率相关原理。动强度提高的根源是由于材料的不均匀性和惯性力造成的。对于岩石、混凝土类不均匀脆性材料而言,其动强度也不是一个定值,而是随加载速率而变化。加载速率越大,裂纹穿过高强度区的能力越强,材料的强度越高。加载速率较低时动强度提高幅值主要受裂纹穿越材料高强度区的面积影响;加载速率超过某个临界值时,动强度提高幅值就只受到惯性项的影响。论文给出了岩石、混凝土类不均匀脆性材料动强度的具体表达式。并通过特殊设计的不均匀脆性材料的数值试验和物理试验验证了以上理论研究的正确性。

岩石损伤演化的能量方法研究

岩石是一种含有初始微缺陷的天然工程材料,其力学性质非常复杂,因此,目前尚无成熟的岩石损伤演化模型。为了解决这个难题,基于各向同性损伤的基本假设,采用最小耗能原理,以应变等效原理为前提,提出一种从能量角度进行描述的岩石损伤演变模型。最后,通过分析花岗岩从细观损伤到宏观破坏的整个试验过程,得到基于能量原理的花岗岩损伤演变方程,并将其与经典的Marzars损伤理论进行对比研究,发现基于能量原理的损伤演变方程能更合理地描述岩石的损伤发展过程,且与试验得到的岩石破坏过程更加吻合。

正交各向异性材料的强度理论

本文提出了一种建立各向异性材料强度理论的新方法.这种新方法的理论基础是最小耗能原理.根据这种方法具体导出了正交各向异性线弹性材料的强度准则.