线性和非线性的统一强度理论

统一性,即将以前相互没有联系的概念、方法、理论、现象等统一起来,这是一个科学理论美的重要特点之一。统一强度理论是一种新的序列化的理论,它不仅建立起各种线性破坏准则的相互联系,并且产生一系列新的准则。单剪强度理论、双剪强度理论和介于单剪强度理论与双剪强度理论之间的一系列线性准则均为它的特例。但是,它没有将Huber-von Mises准则等非线性准则统一起来,而只能线性逼近它们。根据一个新的力学模型,提出一个普遍形式的统一强度理论,它不仅将单剪强度理论和双剪强度理论的线性准则统一起来,并且将八面体剪应力理论的非线性准则统一起来,从而建立起各种强度理论之间的相互联系,并将最常用的各种强度理论统一于一体,形成一个线性和非线性准则统一的普遍形式的强度理论,可以适用于更多的材料。     

高应力状态下岩石非线性统一强度理论

Hoek-Brown破坏准则和广义Hoek-Brown破坏准则广泛应用于岩石工程,其缺点是没有考虑中间主应力效应。为此,建立了一对双剪模型,它们包含两个双剪应力、对应于双剪应力作用面的两个正应力和两个或一个较小主应力。根据这一对模型,可以推出俞茂宏提出的统一强度理论和昝月稳、俞茂宏和王思敬提出的岩石非线性统一强度准则和广义非线性统一强度准则。当b = 0时,岩石非线性统一强度准则就变成了Hoek-Brown破坏准则。当岩石所受到的应力状态从低应力水平到高应力水平时,岩石的破坏从脆性破坏转化为韧性破坏。与Hoek-Brown破坏准则相同,岩石非线性统一强度准则和广义非线性统一强度准则只适应于3s相似文献   

岩石非线性统一强度理论及其在岩体工程中的应用

以统一强度理论为基础,研究与岩石破坏子午线相匹配的非线性统一强度理论,取得以下研究成果: (1) 建立了一个适用于岩石的双剪力学模型,这一双剪模型包括两个较大剪切应力以及作用面上的正应力和较小主应力。根据其力学模型可以推出线性统一强度理论。 (2) 根据所建立的双剪力学模型,假设岩石单元体破坏时双剪应力与较小主应力之间为抛物线型关系,提出岩石非线性统一强度理论。岩石非线性统一强度理论中参数b的变化可以反映中间主应力效应。当b=0时,退化为Hoek-Brown强度准则,忽略中间主应力效应;当b=1时,中间主应力效应最大。 (3) 根据所建立的双剪力学模型,提出了广义非线性统一强度理论。广义非线性统一强度理论包括许多强度理论和屈服准则,当b =0时,则为统一屈服准则;当b =1.0,则为线性统一强度理论;当b =0.5时,则为岩石非线性统一强度理论,适应于脆性岩石;当0.5相似文献   

岩石强度准则的真三轴压力试验检验与分析

本文探讨了脆性破坏岩石的强度准则。根据应力空间岩石强度极限曲面的特征,选择能够反映岩石强度极限曲面特征的双剪应力和八面体剪应力两类强度准则,进行岩石强度极限曲面的回归分析,并做了红砂岩真三轴压力强度试验。根据真三轴压力强度试验资料,通过对八种岩石强度准则的回归分析对比,推荐两种三参数的双剪应力和八面体剪应力强度准则。     

基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式

硬壳层软土地基与均质地基不同,由于其封闭作用和扩散作用,其地基临塑荷载和临界荷载与均质地基的有较大差异,将三剪统一强度理论运用到双层地基分析计算中,并考虑静止侧压力系数不为1的情况,以及硬壳层应力扩散作用和封闭作用对地基的影响,得出硬壳层软土地基的临塑荷载和临界荷载计算公式,同时,通过系数b,c的变化,得出双剪统一强度理论和莫尔-库仑理论下的地基承载力公式,并将3种计算公式通过实例进行比较。结果表明,随着参数b,c以及静止土压力系数的增加,地基承载力均会增加,同时双剪统一强度理论解以及Mohr-Coulomb解均为三剪统一强度理论解的特例,三剪应力统一理论解更符合工程实际情况。     

双剪统一强度研究的扭剪试验应力路径与控制

双剪统一强度理论在π平面上的极限线为多条直线构成的折线,形式简单,应用方便。为了证实材料强度极限线的形状,需要采用复杂应力的试验设备,试验揭示材料在复杂应力条件下的强度特性。在双剪统一强度理论的指导下,结合空心扭剪试验的应力控制条件,推导了采用扭剪试验设备来进行双剪强度试验研究的应力计算公式,提出了相应的应力路径设计与控制方程。     

压剪共同作用下混凝土的动态力学性能研究

为了研究混凝土在压剪复合状态下的动态力学性能,采用大型多功能动静力三轴仪进行了5种不同应变速率和5种不同法向应力下的压剪复合受力状态的剪切试验。分析其剪切强度变化规律,构建了基于八面体应力空间二次形式破环准则,转换为正应力与剪应力表示的压剪破环准则形式。结果表明,随着应变速率增加,混凝土的抗剪强度呈增大趋势,而随法向应力的增加,混凝土抗剪强度则呈现出先增大后减小的趋势;基于八面体应力空间二次形式破环准则,建立了考虑速率效应的混凝土压剪破环准则,通过试验数据对比得出该破环准则与试验数据吻合较好。     

基于三剪应力统一强度理论的硬壳层软土地基承载力公式

硬壳层软土地基与均质地基不同,由于其封闭作用和扩散作用,其地基临塑荷载和临界荷载与均质地基的有较大差异,将三剪统一强度理论运用到双层地基分析计算中,并考虑静止侧压力系数不为1的情况,以及硬壳层应力扩散作用和封闭作用对地基的影响,得出硬壳层软土地基的临塑荷载和临界荷载计算公式,同时,通过系数b,c的变化,得出双剪统一强度理论和莫尔–库仑理论下的地基承载力公式,并将3种计算公式通过实例进行比较。结果表明,随着参数b,c以及静止土压力系数的增加,地基承载力均会增加,同时双剪统一强度理论解以及Mohr–Coulomb解均为三剪统一强度理论解的特例,三剪应力统一理论解更符合工程实际情况。     

既有无筋砌体抗剪强度的试验研究

对11个双剪模型试件进行了抗剪试验,测得了剪应力随正应力的变化规律,分析了不同的法向压应力对既有无筋砌体抗剪破坏形态及抗剪强度的影响,研究结果表明法向压应力是其重要的影响因素.     

岩土类介质强度准则新探

在分析Mohr-Coulomb强度准则和双剪统一强度准则的基础上，提出了主剪面应力对以及主剪面应力对的作用这2个新概念，并以此为出发点，通过考虑十二面体单元主剪面上所有3个主剪应力对的共同作用，提出了一个有关岩土类介质的新强度准则。对该准则所作的极限线分析、应力摩尔圆分析、中间主应力效应曲线分析、破坏角分析以及实验对比分析表明，所提准则均能较好地反映岩土类介质的强度和破坏特征。     

砼抗剪强度和剪切变形的研究

抗剪强度和剪切变形是砼的基本力学性能,又是强度理论研究和有限元分析的重要数据。本文用有限元方法分析了现有几种抗剪试件的应力状态,论证了破坏剪切面上的剪应力分布不均匀,且存在数倍于剪应力的正应力,因而不能给出准确的砼抗剪强度值。作者设计了四点受力等高变宽梁的抗剪试验方法,试件跨中剪切面接近纯剪状态,故给出的抗剪强度较为可靠。按此方法进行了不同强度(f_cu=17～64MPa)砼的试验,测定了抗剪强度和峰值应变,研究了它们与抗拉、抗压强度的关系,建议了剪应力-应变曲线方程,以及剪切模量的计算式。     

论岩土材料屈服准则的基本特性和创新

从岩土材料的基本力学性能出发,讨论岩土材料屈服准则的基本特性和屈服准则的创新。根据国内外学者的大量实验结果,岩土材料屈服准则的基本特性为:拉压异性(SD)效应、正应力效应、静水应力效应、中间主应力效应、中间主剪应力效应、双剪应力正应力效应、双剪应力围压效应、应力角效应(应力偏张量第三不变量效应)和屈服面的外凸性。屈服准则应该满足这些基本特性,Tresca准则不符合这些条件,Mohr-Coulomb理论只能够满足部分条件,Drucker-Prager准则不能满足应力角效应。屈服准则的创新应该满足科学创新的3个要素:(1)新,前所未有;(2)比原来的准则更好;(3)能够实施、便于实际应用。总结各种力学单元体模型的发展,并以一个新的力学模型为依据,对统一强度理论补充一个拉伸破坏条件,它类似于Mohr-Coulomb准则的拉伸截断。从而将统一强度理论扩展到三向拉伸区,更能适用于岩土材料和岩土工程,也使统一强度理论在理论上更趋完整。     

基于统一强度理论的密肋复合墙体轴心受压承载力分析

结合前期试验成果,采用考虑中间主应力σ2的影响、拉压性能不同的适用于各种材料的复杂应力状态下的双剪统一强度理论,分析密肋复合墙体中砌块对轴心受压承载力提高的原因,修正了原有的承载力计算公式,并与试验结果进行对比。结果表明:采用双剪统一强度理论修正后得到的轴心受压承载力公式计算值与原有公式相比更接近试验值,对于实际工程,具有一定的准确性和经济性;同时统一强度理论对于密肋壁板结构的理论计算有良好的适用性。     

具有非线性强度包络线的双剪双参数统一强度准则改进式及其特征分析

通过应力莫尔圆分析证明现有的双剪双参数统一强度准则采用的强度包络线为线性包络线,在此基础上对原有准则作了改进,改进后的双剪双参数统一强度准则采用了抛物线和双曲线形强度包络线,能够更好地表征岩石的强度特性,特别是抗拉强度特性。对改进式所作的π平面极限线和子午线分析表明,采用抛物线和双曲线形强度包络线基本上不会改变原准则在π平面上的极限线形状,但子午线由直线改为曲线,极限面在主应力空间内分别为抛物面和双曲面,其锥顶距坐标原点也比采用线性强度包络线的要小。从锥形极限面的大小来看,具有双曲线形和抛物线形强度包络线的双剪双参数统一强度准则改进式要小于直线形的,且抛物线形的最小。     

三峡船闸边坡岩体拉剪试验及强度准则研究

三峡永久船闸边坡开挖后,卸荷和应力重分布使得岩体出现较大范围的拉应力区,且该区岩体多呈拉剪应力状态。为研究受拉区岩体拉剪强度准则,进行了室内岩石拉剪试验,但采用现场试验进行岩体拉剪强度准则研究则较为少见。通过在船闸区开展拉剪面尺寸为50 cm×50 cm的现场岩体拉剪试验,获得了不同拉应力时的岩体拉剪强度,岩体拉剪强度与拉应力关系呈明显的曲线特征。岩体拉剪强度准则研究结果表明:三峡花岗岩岩体拉剪强度准则宜采用莫尔强度准则的二次抛物线型来描述,其次为双曲线型,而双直线型偏差较大。进行边坡变形稳定分析时,对于拉剪应力区岩体则不宜采用直线型强度准则,更不能简单地采用压剪试验取得的直线型关系向拉应力区延伸方法确定岩体拉剪强度。     

双剪应力三参数准则及其角隅模型

一、在双剪应力屈服准则的基础上,同时考虑两个主剪应力面上的正应力及静水应力的影响,导出三参数广义双剪应力准则,它能用来描述拉压强度不等,且单轴和双轴压缩强度亦不相等的一类材料的破坏规律。 二、将以上导得的三参数广义双剪应力准则的极限面的角隅光滑化,得出一个新的光滑、外凸和对称的双剪应力三参数准则角隅模型。并论证了William—Warnke三参数准则并不是光滑化的摩尔-库仑理论,而是光滑化了的广义双剪应力强度理论,亦即它是一个双剪应力三参数准则角隅模型。     

平面应变条件下非饱和土抗剪强度统一解及应用

基于统一强度理论和非饱和土双应力状态变量抗剪强度,合理考虑中间主应力效应,推导了平面应变条件下非饱和土双应力状态变量抗剪强度统一解,进而考虑中间主应力、特别是基质吸力高低的不同影响,建立了非饱和土主动、被动土压力和任意侧压力系数下均适用的条形地基临界荷载解析解.本文解析解具有广泛的理论意义,根据实际工程具体情况,可进行...     

空间主动土压力双剪统一解的简化计算

基于双剪统一强度理论,将作用在挡土墙上的土压力视为空间问题,推导出空间主动土压力双剪统一解的简化计算公式,讨论了中间主剪应力影响系数对主动土压力及其参数的影响,并与已有文献的实例进行对比分析.计算结果表明:推导出的土压力及土压力系数公式可适用于各种不同特性材料的空间土压力简化计算;得出的解具有广泛代表性;随着中间主剪应力影响系数的增大,空间主动土压力减小,土压力系数及土压力作用点距墙顶的竖直距离均略有减小;通过变换中间主剪应力影响系数值可获得一系列的解;在工程运用中可根据土质和工程的实际情况,适当选择统一强度参数来确定土压力的大小.     

广义双剪应力强度理论修正后建立强度条件的方法

对广义双剪应力强度理论作两点修正,修正后建立强度条件有一个统一的方法,这方法可以准确地适用于软钢、铜、铝、灰铸铁、混凝土及中细砂岩等材料.二、广义双剪应力强度理论的修正广义双剪应力强度理论为:     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力基于八面体强度的计算模型

针对钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪性能与承载力计算方法,采用混凝土八面体强度模型,并以国内外钢筋钢纤维混凝土梁柱节点相关试验数据为基础,对其进行了理论研究。建立了梁柱节点破坏时核心区混凝土正应力与剪应力之间的关系,提出了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并分析了影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力的因素。结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力随柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区配箍率以及钢纤维含量特征参数的增加而增大;梁柱截面高度比对受剪承载力的影响较小。基于相关的试验数据,通过趋势分析验证了所提出的计算方法能够综合反映柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区箍筋以及钢纤维含量特征参数的影响。研究结果可为钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算提供理论依据。