基于广义八面体理论的混凝土多轴破坏准则综述

广义八面体单元体系（含衍生单元体）是在真三轴应力状态下,根据不同材料的破坏（屈服）面特征,依次采用3组破坏面对正六面单元体进行截取所得到的,而依据这些单元体所建立的各种理论模型即构成为广义八面体理论内容.因广义八面体理论的显著特点是对称性,所以基于这一理论的混凝土多轴破坏准则将具有简洁的特点.为此可通过特定试验方法探求混凝土新的损伤变量、确定表达混凝土本征的内在变量及其联系,并采用损伤-断裂等方法建立起混凝土的多轴破坏准则,其包括强度准则、变形准则和强度-变形准则,及其在应力空间和偏平面上的屈服演化规律等,以便更好地描述混凝土在多轴应力状态下的破坏行为.     

混凝土双轴动态试验及其数据处理方法

为研究多种应变速率、不同荷载比例下混凝土强度的变化规律,利用大型混凝土静、动三轴试验系统对混凝土立方体试件进行双向应力状态下的动态试验,在取得的大量试验数据基础上,探讨混凝土动态试验中的数据处理方法.针对混凝土受力状态复杂、其动态强度的影响因素众多等特点,提出利用人工神经网络方法来综合量化多种因素与混凝土动态特性之间的数学关系.通过与传统动态试验数据分析方法进行比较后得出:利用人工神经网络来分析多种因素影响下的混凝土动态特性,是一种简便、适用的新方法,具有良好的应用前景.     

LC40全轻页岩陶粒钢纤维混凝土三轴受压试验研究

利用大连理工大学的大型静、动真三轴试验机,对强度等级为LC40的全轻页岩陶粒混凝土和掺入钢纤维的钢纤维页岩陶粒混凝土进行了等比例三轴受压试验.试验中,观察了试件的破坏形态,测得了试件的三轴受压极限强度、塑性应变、峰值应变、总应变以及应力-应变曲线.结果表明,全轻页岩陶粒混凝土以及掺入钢纤维以后的钢纤维陶粒混凝土在三轴受压状态下,强度和变形较单轴受压有显著增大,并伴随有明显的平台流塑现象.因此,在工程设计中将应力平台流塑段强度及其对应的塑性应变作为轻骨料混凝土的设计强度和设计应变.最后,基于八面体应力空间建立了其相应的破坏准则,拉、压子午线与静水压力轴在高压应力区有交叉点,其破坏曲面是闭口的、子午线光滑、外凸的曲线,且钢纤维页岩陶粒混凝土的破坏包络面被相应的不掺钢纤维的页岩陶粒混凝土所包围.     

双轴受压状态下混凝土动态抗压特性试验研究

由于多轴试验装置的高技术性,混凝土在复杂应力状态下的动力研究相对偏少。为研究双轴受压状态下混凝土的动态抗压特性,采用真三轴静动综合加载试验系统,进行了5种双轴受压状态下混凝土立方体试件的冲击压缩试验,分别从应力-应变曲线特征、强度特性和变形特性等方面分析双轴受压状态对混凝土动力响应的影响规律。结果表明：双轴受压状态下,混凝土承受冲击荷载时呈现典型的脆性破坏,应力-应变曲线初期无明显压实挤密阶段;主轴压比一定时,随单侧压比的增大,混凝土的动态抗压强度呈现出先升高后降低的趋势,峰值应变和平均应变率皆呈现出先减小后增大的趋势;双轴受压对混凝土有加固约束作用,因而提高了其动态抗压强度和抗变形能力,主轴压比：单侧压比为0.4：0.4时作用效果最佳。     

静动组合荷载下混凝土高温后的双轴动态力学性能

由于试验的复杂性,高温后混凝土在复杂应力状态下的动态力学性能研究一直较少,但在建筑物火灾和国防军事防护工程中,混凝土结构多处于多轴应力和冲击荷载的共同作用下。为研究静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能,采用真三轴静、动力综合加载试验系统,使用真三轴试验机预先施加双轴轴压,再利用SHPB试验装置,分别对常温（25℃）和200、400、600、800℃高温后混凝土试件施加冲击动载,发现了双轴应力状态下混凝土在高温后的动态力学性能规律性。结果表明：温度变化是影响高温后混凝土双轴动态力学性能的主要因素,应变率变化是次要因素;当温度大于400℃时,应力-应变关系曲线出现屈服平台,混凝土韧性比低温时有显著提高。200℃是高温后混凝土双轴动态抗压强度的转折温度,当温度继续升高时,双轴动态抗压强度明显下降。     

多轴强度安全系数的定义及应用

针对基于古典强度理论的传统安全系数定义不能确切地表示材料在多轴应力状态下的安全度,也很难直接应用于一般的多参数强度准则的问题,引入失效距离的概念,给出了多轴强度安全系数的定义及其计算方法。以混凝土材料为例,选择常用的5种强度准则,分别给出了多轴强度安全系数的计算公式。选取3组较为典型的应力组合,分别计算了5种强度准则对应的多轴强度安全系数,所反映的混凝土材料强度状态与三轴试验结果相当吻合。结果表明,所定义的多轴强度安全系数有利于改变现行设计准则中经常采用单轴强度安全系数的习惯,为更加科学合理地进行结构强度设计和校核提供了有效的工具。     

基于Mohr强度理论的双参数抛物线型屈服准则

从Mohr强度理论出发,对双参数强度理论进行分析,特别是对双参数抛物线型屈服准则进行研究,推导了双参数抛物线强度准则的多种表达形式,分析了该屈服准则在应力空间中的展布特征,证明了双参数抛物线准则在偏平面上分别以两种曲线形式出现,即分段抛物线和分段直线,两者在应力空间中是光滑连接的．两种曲线构成的屈服轨迹都含有角点,对角点进行了修圆处理．通过将该屈服准则嵌入有限元程序,实现了基于双参数抛物线型屈服准则的破坏计算分析．     

混凝土多轴疲劳损伤

混凝土复杂应力状态下的疲劳损伤公式可由单轴应力状态下的疲劳公式推广而得，应用时只需采用与混凝土静破坏准则相适应等效应力代替单向应力，等效应力最大处即为疲劳破坏起源处。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的真三轴强度试验研究

考虑纤维种类、长径比、体积掺量3个主要影响因素,设计制作25组纤维混凝土试件,通过真三轴压缩试验,研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(HyFRC)在不同围压条件下的强度及破坏模式.研究结果表明,在不同侧向围压作用下,HyFRC试件的破坏模式均为斜剪破坏.与相同配合比的素混凝土试件相比,随着钢纤维特征参数的增加,HyFRC试件的三轴峰值强度有显著提升,而聚丙烯纤维特征参数的变化对峰值强度影响较小.基于试验结果,提出了基于W-W 5参数模型的HyFRC破坏准则,能够很好地预测纤维混凝土在多轴压缩状态下的强度.     

超静孔隙水压下软土卸荷蠕变特性试验研究

考虑超静孔隙水压作用的软土卸荷力学特性对富水软土地区地下空间开挖变形和稳定性分析具有重要作用。以深圳地区淤泥质软土为研究对象,开展不同初始超静孔隙水压作用下的K₀固结不排水三轴卸荷强度试验和卸荷蠕变试验。试验结果表明：初始超静孔隙水压越大,固结围压越小,软土卸荷破坏越具有突然性;软土卸荷强度应力-应变曲线大致呈双曲线型,其双曲线函数拟合结果表明,卸荷强度随着初始超静孔隙水压的增大而大致线性减小。卸荷蠕变对初始超静孔隙水压敏感性很大,卸荷蠕变破坏时的偏应力约为卸荷强度试验中偏应力的90%。UU0.5应力路径相对于UU0.0应力路径更容易发生卸荷强度破坏和卸荷蠕变破坏,在实际工程中,应尽可能控制软土侧向卸荷比和超静孔隙水压的大小。     

三轴受压状态混凝土当量损伤本构模型

本文根据Ｈ－Ｔ－Ｃｈｅｎ的多轴受压状态下的破坏准则,引用了混凝土损伤力学的概念,提出了在多轴受压状态下的当量损伤模型。可以模拟混凝土在多轴受压状态下的应力应变关系,得到等效单轴受压的应力应变全过程曲线,并且可求得在不同侧压力情况下混凝土的极限抗压强度。本模型不仅可模拟混凝土多轴受力的应力应变过程,并为拱坝非线性全过程分析了依据。     

神经网络在混凝土多轴强度预测中的应用

目的 采用人工神经网络技术来处理混凝土多轴强度间的非线性关系．方法 运用BP网络模型对混凝土多轴强度试验数据进行分析，并与数学回归模型进行了比较．结果 研究表明。只要选取合适的隐层节点个数和最优化的网络结构，建立的神经网络模型可以合理地模拟具有复杂非线性关系的混凝土多轴强度模型．结论 该方法具有较高的预测能力，可以作为混凝土多轴强度准则研究的有益途径。     

混凝土三向应力破坏的强度计算准则

本文用椭圆抛物面作为混凝土三向应力时的强度破坏面。该曲面能较好地描述和解释混凝土的数学力学特性。这一强度准则的应用仅需要两个或三个混凝土强度值,即抗压强度、抗拉强度和二向等值抗压强度;在二向等值抗压强度缺乏实验资料时也可不用。本方法的计算结果和混凝土二向、三向应力的实验研究数据符合得相当好。     

Modified Mohr-Coulomb strength criterion considering rock mass intrinsic material strength factorization

With the increase of mining depth of mineral resources,the rock mass stress state is being more and more complex.The rock mass show different features,namely,with the increase of hydrostatic pressure,rock mass failure mode turns from brittle tension failure to structure ductile failure and its limit strength also increases.The restriction of minimal principal stress on the initiation and development of microcrack and the change of micro-unit stress state by the intermediate principal stress play a decisive role in the increase of rock mass limit strength.Based on the rock mass failure behavior law under complex stress state and theσ2-dependence on the rock mass strength,we proposed a Modified Mohr-Coulomb(M-MC)strength criterion which is smooth and convex.Finally,the M-MC criterion is validated by multiaxial test data of eight kinds of rock mass.We also compared the fitting results with Mohr-Coulomb criterion(MC).It shows that the new criterion fits the test data better than the Mohr-Coulomb criterion.So the M-MC strength criterion well reveals the rock mass bearing behavior and can be widely used in the rock mass strength analysis.The results can provide theoretical foundations for stability analysis and reinforcement design of complex underground engineering.     

材料强度通用方程式的探讨：椭圆抛物面准则的推广应用

本文用椭圆抛物面作为复杂应力状态下材料强度的破坏面。这一破坏面模式用某些混凝土双向和三向实验研究资料验证,符合得较好,同时,第一、第四强度理论均可从上述模式中导出。因此,它可以连续描述脆性断裂到塑性流动破坏的完整过程,把脆性与塑性材料的极限强度公式统一在同一方程之中。本文讨论了诸主要强度理论与椭圆抛物面模式的关系。     

Experimental investigation on strength and deformation of plain high-strength concrete under multiaxial stress state

To investigate the strength and deformation behavior of plain high-strength concrete (HSC) under multiaxial stress states,a large static-dynamic true triaxial machine was employed,and multiaxial tests were performed on 100 mm×100 mm×100 mm cubes concrete specimens.Friction-reducing pads were three-layer plastic membranes with glycerine in-between for the compressive loading plane.The tensile loading plane of concrete samples was processed by attrition machine,and then the samples were glued up with the loading plate with structural glue.Failure modes of specimens were described.The principal static compressive strengths,strains at the peak stress and stress-strain curves were measured,and the influence of stress ratios on them was analyzed as well.Experimental results show that the ratio of the compressive strength σ3f over the uniaxial compressive strength fc depends on brittleness-stiffness of concrete besides stress state and stress ratios.The formula of Kupfer-Gerstle’s and Ottosen’s failure criterion for plain HSC under biaxial compression and multiaxial stress state is proposed respectively.     

复杂应力状态下材料极限强度的计算

本文在塑性理论的基础上.提出复杂受力状态下材料极限强度的计算方法。在分析了材料在三向极限受力作用下的力学性质后,提出了数学计算型和具体计算公式。本方法主要特点在于可将材料力学的诸强度理论统一于一种计算方法之中,因此设计人员在计算时无需考虑各种公式的选用问题。     

修正的Ottosen强度破坏准则

基于从Matsuoka-Nakai,Lade-Duncan和Ottosen等强度破坏准则导出的角隅函数,提出了修正的Ottosen强度破坏准则表达式,并通过混凝土和岩石的真三轴强度破坏试验结果进行验证.修正的Ottosen强度破坏准则不仅继承了原有的Ottosen强度破坏准则的优点,而且在低应力水平特别是在拉应力水平下能更准确地预测岩土类材料的破坏强度.