三应力不变量模型预测变形带角

RR二应力不变量模型研究岩石局部化变形带角,得到的预测值与实验中测得的变形带角随平均应力增加而增加的趋势以及随着最小压应力增加而减小的趋势都一致,但是得到的预测值比实测数据略小。在RR二应力不变量模型基础上,通过增加洛德角作为第三应力不变量,选用更加复杂的屈服条件,得到的三应力不变量模型,结合岩石真三轴实验,得到的预测值和实验数据关联度更高。

考虑第三偏应力不变量的岩石局部化变形预测模型

现有岩石局部化变形带发生条件与带角预测模型均只考虑2个应力不变量,预测结果与实验观测结果关联度不好,最近的研究表明第三应力不变量在局部化变形中起重要的作用。在Rudnicki与Rice单屈服面和Issen双屈服面模型的基础上,通过相似角表征第三偏应力不变量,得到第三偏应力不变量相关性模型判断岩石局部化变形发生条件和预测变形带角,利用Mogi的Dunham白云岩轴对称拉伸和压缩状态以及Haimson的Westly花岗岩轴对称拉伸实验的变形带角属性作为边界条件,计算得到模型中的弹塑性参数,最后预测得到其他一般应力状态的变形带角,相较于二应力不变量模型,提高局部化变形带角的预测精度。

基于一种应力不变量组合的岩石强度准则

针对深部高地应力条件下岩石的破坏机制,建立起一个基于一种应力不变量组合的岩石非线性强度准则。这个应力不变量组合将任意应力状态分解成三个部分:一部分表示最大剪切状态,另一部分代表静水压力状态,最后一部分补充中间主应力的影响。它能解释粘性和塑性介质不可回复变形模型中能量耗散(弥散)的物理机理。该强度准则考虑岩石的拉伸破坏,可同时描述岩体的剪胀或剪缩破坏,其破坏面可以是闭合的也可以是张开的,其子午线能反映高应力状态下的岩石非线性。与两种典型应力状态的试验数据进行了比较,符合较好。

混合型裂纹应力不变量断裂准则的分析

利用应力不变量分析了Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹的开始角,应力不变量断裂准则表明裂纹启裂方向与最大主应力不变量方向一致.该准则预测的Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹开裂角与实验结果取得了较好的吻合.

基于应力不变量的多轴疲劳寿命预测方法

提出了一种基于应力不变量的处理多轴高周复杂载荷的疲劳寿命预测方法。该方法将剪应力等效幅值的求解与损伤估算相联系,通过考虑载荷偏量路径沿求解剪应力等效幅值时的参考坐标系各轴投影的分量来估算疲劳损伤。考虑平均应力的影响,利用多轴循环计数法和修正S-N曲线方法来预测疲劳失效循环次数。经过疲劳试验数据验证,预测结果与试验结果吻合较好。

莫尔-库仑屈服准则应力不变量及剪胀角参数表达式与应力符号约定的适配性研究

按应力符号约定及主应力大小顺序,推导出了与之匹配的莫尔-库仑屈服准则主应力表达式、应力不变量表达式、塑性流动剪胀角参数表达式,揭示了莫尔-库仑屈服准则主应力表达式、应力不变量表达式、塑性流动剪胀角参数表达式与应力符号约定、主应力大小顺序间的相关联性,为合理选用莫尔-库仑屈服准则表达式及剪胀角参数表达式提供了适配性判据.

偏应力张量第二及第三不变量在塑性加工中的作用

塑性变形时物体内一点的应力张量的分量随坐标变化而改变,但其应力张量不变量却是固定不变的,因此应力张量不变量可以反映物体变形状态的实质。文章阐述了偏应力张量第二不变量J2的大小可用来判断物体所处的弹塑性状态;偏应力张量第三不变量J3的正负可用来定性的判断物体所处的应变类型。由此对通常认为比较抽象的偏应力张量不变量的意义与作用有更深层次的理解。并且通过数值模拟的方法,采用偏应力张量不变量对圆环压缩和环壳液压胀形过程中金属的变形进行了分析,模拟结果和实验现象一致。

用应力偏量不变量表示双剪应力屈服准则

对双剪应力屈服准则,本文给出了一个用应力偏量不变量描述的表达式:

如何理解应力张量不变量

教科书上有关应力张量不变量的解释并不是很详细,初学者不能很容易弄明白。对比从矩阵的角度来解释三个应力不变量,从方程的角度可以更加清楚的解释这三个不变量为什么不变,从而提高学生学习的效率和兴趣。

基于应力偏量的横波纯应力逆时偏移成像方法

基于弹性波解耦延拓方程的波场分离方法不仅可以得到解耦的纵、横波质点振动速度场,还可以获得纵、横波应力场.针对横波纯应力场在利用单一分量成像时不具有明确物理意义的问题,本文将应力偏张量引入到横波应力场中,基于应力偏量第二不变量构建得到横波应力不变量并将其用于应力场的逆时偏移成像中,获得了可完整表征横波应力场的成像结果.模型试算表明,本文构建的横波应力不变量可以有效利用横波应力张量中的波场信息,并得到准确的弹性逆时偏移成像结果.

应力空间内主应力和主方向的解析表达式的探讨

在塑性力学中,主应力和主方向是表征材料应力状态的量。在应力张量主值三角函数解的基础上,推导了应力空间内主应力和主方向的通用解析式公式。通过算例的计算结果表明,所推导的公式是正确的,为研究材料的应力状态提供一定的参考。

对Lade-Duncan,Matsuoka-Nakai和Ottosen等破坏准则的认识

基于数学推导,Lade-Duncan、修正的Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai等屈服破坏准则能被转化为J2=g(θσ)?f(I1)的函数型式,并且相应这三个破坏准则的角隅函数g(θσ)被导出。尽管Lade-Duncan、修正的Lade-Duncan、Matsuoka-Nakai和Ottosen这些破坏准则具有完全不同的数学表达式,但它们都拥有共同的角隅函数和相似的内在本质联系。最后,基于混凝土和粘土的真三轴强度破坏试验结果,分别对上述破坏准则进行了系统地检测,得出了一些有益的结论。

多轴高周疲劳失效准则的对比分析

采用多种材料、多种加载方式的数据对多轴高周疲劳中比较常用的6个失效准则进行了对比分析.选取的准则涵盖目前研究的各个方面,包括等效应力准则、应力不变量准则和临界面应力准则;选用的数据包括合金钢、低碳钢、铝合金和铸铁等10种金属材料;加载方式包括比例加载和非比例加载;对比方式包括对同种材料不同准则之间的横向比较和同一准则对不同材料的纵向比较.对比分析的结果表明,6种准则对于低碳钢及合金钢材料的预测结果优于其它材料;比例加载的预测结果优于非比例加载;预测结果较满意的是Papadopoulos准则、Susmel准则和Liu准则.此外,6种准则对于铸铁的预测结果均不理想.

基于拉伸、压缩、剪切单轴强度试验值的材料三参数广义强度准则

基于材料的第一应力不变量和应力偏张量第二应力不变量,给出了同时考虑拉伸、压缩、剪切强度参数影响下的三参数广义强度准则。该强度准则公式严格满足纯拉伸、纯压缩、纯剪切情况下的强度值,在物理意义上体现了静水压力和静水拉力对材料强度的不同影响和剪切强度对应力偏张量的影响。基于此三参数广义强度准则,讨论了材料在各种典型应力状态下的强度包线,并同传统的强度准则进行了比较分析。最后,以ROHACELL闭孔PMI泡沫为例,给出了三种典型泡沫材料的强度破坏包线曲线和试验验证数据,比较结果证明,采用该强度准则可以较好地预测ROHA-CELL刚性泡沫材料的破坏强度。

不排水条件下基坑卸荷土体变形机理研究(Ⅰ)

在真三轴仪上模拟基坑开挖周边土体的应力路径,进行了不排水条件下卸荷与加荷两种试验,通过试验结果的对比分析可知,土体在不同应力路径下应力—应变关系有着显著的差异,说明应力路径条件对土体的变形有着一定的影响。进一步研究了不排水条件下卸荷土体广义剪应力与广义剪应变的关系,证明土体广义剪应力与广义剪应变关系曲线呈明显的非线性,并根据偏应力不变量推导出了土体卸荷剪切模量计算公式。

关于“横观各向同性砂土的强度准则”的讨论

《岩土工程学报》2016年第38卷11期刊出“横观各向同性砂土的强度准则”一文（以下简称“原文”）。原文定义了一个新的无量纲各向异性参量∧（σ,F）,用于度量应力张量与组构张量的相对方位,利用该各向异性参量将SMP准则推广,得到一个新的适用于横观各向同性砂土的强度准则。拜读原文后,受益良多,同时认为存在可以进一步完善之处,在此指出,以期探讨。

不排水条件下基坑卸荷土体变形机理研究(Ⅱ)

在真三轴仪上模拟基坑开挖周边土体的应力路径,进行了不排水条件下卸荷与加荷两种试验,通过试验结果的对比分析可知,土体在不同应力路径下应力—应变关系有着显著的差异,说明应力路径条件对土体的变形有着一定的影响。进一步研究了不排水条件下卸荷土体广义剪应力与广义剪应变的关系,证明土体广义剪应力与广义剪应变关系曲线呈明显的非线性,并根据偏应力不变量推导出了土体卸荷剪切模量计算公式。

混凝土在双向及三向受力时的强度准则及其应用

本文介绍一种混凝土在复合受力时的强度准则,即 Ottosen 提出的模式,写出这个准则的数学表达式,编制了实用计算表格,画出了表示这个准则的曲线图和轴测图,还列举了多个工程计算实例,并对计算结果加以分析,说明了混凝土强度理论对实际土建结构设计的重要性,以及在设计时加以考虑的必要性。

基于弹性应变能的Mohr-Coulomb强度准则讨论

从弹性应变能释放是材料屈服的基本原理来看,MohrCoulomb(M-C)强度准则认为屈服时材料的泊松比恒为0.5,这可能违反能量守恒定律.研究了弹性应变能、应力偏量第二不变量、应力张量第二不变量及泊松比之间的关系,提出广义应力偏量第二不变量概念;从弹性应变能角度对M-C强度准则的物理意义进行分析,提出广义M-C强度准则;利用强度准则对岩石的破坏强度进行了计算.结果表明,由于考虑了中间主应力与泊松比的影响,广义M-C强度准则的计算精度更高,并分析了产生这种结果的内在机理.广义M-C强度准则突破了材料破坏时的泊松比恒为0.5的假设,这对于定量描述材料的屈服与破坏特性具有重要的意义.

基于弹性应变能D-P强度准则修正

针对D-P强度准则存在的拉剪区偏大及不具备应力角效应等不足之处,为使其更符合岩石的屈服(破坏)机制,从弹性应变能角度对D-P强度准则进行修正,开展如下工作:为便于研究将弹性应变能分为偏量弹性应变能与张量弹性应变能之和,并分析各能量对材料破坏影响;研究D-P强度准则的物理意义及其不足之处产生的内在原因,并基于此建立广义D-P强度准则,总体上可较好地反映岩石的破坏特性,并能较好地解决拉剪区偏大及应力角效应等问题。对4种不同岩石的破坏强度进行计算,结果表明:广义D-P强度准则计算结果较为精确,该准则突破材料破坏时泊松比恒为0.5传统假设,对于准确定量地描述岩石破坏特性具有重要意义。