混凝土双剪统一强度理论的改进

在双剪统一强度理论的基础上,用八面体剪应力和八面体正应力代替第二主剪应力和剪切面上的正应力,得到改进的双剪统一强度理论。改进后的双剪统一强度理论,将强度计算公式简化成一个,并得到光滑的强度曲线,更适合有限元程序使用。因此改进双剪统一强度理论是对原双剪统一强度理论的一种合理的完善。     

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   

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   

简支斜板、菱形板、矩形板和方板极限荷载的统一解析解

通过用统一强度理论(俞茂宏,1991)对简支斜板进行塑性极限分析,得到了斜板的统一极限荷载下限解析式,从而得到一系列从单剪强度理论(Mohr-Coulomb,1900)到双剪强度理论(俞茂宏,1985)以及从单剪屈服准则(Tresca,1864)到双剪屈服准则(俞茂宏,1961)的各种斜板的极限荷载下限解.文献中已有的解均为本文的特例或线形逼近.文中得到一系列有规则变化的新的解,可以适合于各种拉压强度相同和不相同的材料以及从菱形板、方板和矩形板到不同角度的各种斜形板.     

岩土类材料的统一强度理论及其应用

岩土类材料的强度理论是土木、水利、铁道、矿业等工程中的一个重要的基本问题。以往各种强度理论一般只适用于某一类特定的材料。本文对材料强度理论不作任何假设（如外凸性等），直接根据材料单向拉伸和单向压缩强度极限（也可用岩土工程中常用的材料强度参数Ｃ＿０和φ），从一个统一的单元体模型出发，考虑所有应力分量以及它们对材料破坏的不同影响，建立一个能够适用于各类材料的统一强度理论和统一形式的数学表达式。它包含了现有各种主要强度理论和一些尚未表达过的新的强度理论。按统一强度理论表达式得出的两大族８种强度准则可以适用于各种岩土类材料，并可由此蜕化得出两族适用于金属材料的统一形式屈服准则。     

基于双剪统一强度理论的条形地基承载力计算

基于双剪统一强度理论和弹性理论的平面应变假设,对条形地基的承载力计算方法进行探讨。推导出了条形受荷地基承载力的计算公式,并对基于双剪统一强度准则与Mohr-Cou lomb准则的地基承载力计算结果进行对比分析,研究成果对合理确定地基承载力具有重要的理论意义与实用价值。     

双剪统一强度准则修正及土压力计算

提出了主剪面应力对和主剪面应力对的作用这两个新概念,并以此为出发点,通过考虑十二面体单元主剪面上所有三个主剪面应力对的共同作用,在双剪统一强度准则的基础上提出了一个新准则,并对其作了极限线分析、应力莫尔圆分析、中间主应力效应曲线分析和破坏角分析。研究表明,该准则能非线性地反映岩土的基本强度特征。同时,也不存在双剪强度准则中的双重破坏角问题。最后,还应用新强度准则分析了土压力计算问题。     

非饱和土统一强度理论及真三轴试验结果验证

 非饱和土的真三轴强度准则及三向应力状态预测是实现非饱和土理论工程应用的重要问题,依据非饱和土的双应力状态变量及吸附强度特性,构建适用于非饱和土的双剪单元体模型,继而建立分段线性的非饱和土统一强度理论,分析其特例、平面极限线和空间极限面的特性,并用已有的非饱和粉砂的刚性与柔性真三轴试验结果进行验证。研究结果表明：本文非饱和土统一强度理论的极限线覆盖了所有外凸区域,饱和土的统一强度理论以及非饱和土的Mohr-Coulomb强度准则均为其特例,而且还包括很多新的强度准则;非饱和粉砂的所有真三轴试验数据均落在非饱和土统一强度理论的极限线范围内,并与统一强度理论参数b = 1/2时的预测值吻合较好;外接圆Drucker-Prager准则不能反映非饱和土的真实强度特性,b = 1/2时非饱和土统一强度理论可线性逼近拓展的非线性SMP准则。     

统一强度理论应用于岩石的讨论

 具有多种形式的双剪理论已得到广泛的研究和应用,但没有基于试验数据的拟合与其他真三轴强度准则进行直接比较。以主应力形式直接构建线性和非线性统一强度理论,利用岩石的真三轴压缩、常规三轴压缩和伸长的试验结果,确定多个强度准则中的材料参数。统一强度理论对试验数据的拟合偏差较大,不能描述岩石常规三轴压缩和伸长强度随最小主应力的非线性增加,难以描述强度随中间主应力的变化趋势;而非线性理论使用2个隐式函数分段表示,实际计算时需进行多次比较判断。在最小主应力较低时,统一强度理论给出的岩石强度显著偏高,似乎不宜应用于孔壁崩落确定地应力、钻孔稳定性分析等。     

20 世纪岩石强度理论的发展3——纪念Mohr-Coulomb 强度理论100 周年

 1900 年莫尔(O. Moh r) 教授建立了著名的莫尔2库仑(Moh r2Coulomb) 强度理论。100 年来, 岩石强度理论广泛吸引了工程师和物理学家(包括工程地质专家、力学家、地球物理学家、材料科学家和土木、机械工程师等) 的注意, 对岩石在复杂应力状态下的强度理论(破坏准则) 以及它们的实验验证进行了大量研究, 提出了众多岩石破坏准则, 并进行了大量轴对称围压三轴试验和真三轴试验。对100 年来的岩石强度理论研究的发展和主要结果进行小结,特别是从理论上总结了从强度理论的下限(莫尔2库仑单剪强度理论, 1900) 到上限(双剪强度理论, 俞茂宏, 1985) 到统一强度理论(俞茂宏, 1991) 的发展。对100 年来岩石强度理论发展的回顾, 将有助于我们对岩石强度理论的理性认识和合理选用。     

Basic characteristics and development of yield criteria for geomaterials

The yield criteria of geomaterials play a crucial role in studying and designing the strength of materials and structures.The basic characteristics of yield criteria for geomaterials need to be studied under the framework of continuum mechanics.These characteristics include the effects of strength difference（SD） of materials in tension and compression,normal stress,intermediate principal stress,intermediate principal shear stress,hydrostatic stress,twin-shear stresses,and the convexity of yield surface.Most of the proposed yield criteria possess only one or some of these basic characteristics.For example,the Tresca yield criterion considers only single-shear stress effect,and ignores the effect of SD,normal stress,intermediate principal stress,intermediate principal shear stress,hydrostatic stress,and twin-shear stresses.The Mohr-Coulomb yield criterion accounts for the effect of SD,normal stress,single-shear stress and hydrostatic stress,but disregards the effect of intermediate principal stress,intermediate principal shear stress,and twin-shear stresses.The basic characteristics remain to be fully addressed in the development of yield criterion.In this paper,we propose a new yield criterion with three features,that is,newly developed,better than existing criteria and ready for application.It is shown that the proposed criterion performs better than the existing ones and is ready for application.The development of mechanical models for various yield criteria and the applications of the unified strength theory to engineering are also summarized.According to a new tetragonal mechanical model,a tension-cut condition is added to the unified strength theory.The unified strength theory is extended to the tension-tension region.     

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。     

A Unified Strength criterion for rock material

A non-linear Unified Strength criterion for rock material is presented. It is the development of the Unified Strength Theory (in: M. Jono, T. Inoue (Eds.), Mechanical Behaviour of Materials-VI (ICM-6), Pergamon, Oxford, 1991, pp. 841–846) and the modification of the Hoek–Brown strength criterion (Underground Excavations in Rock, The Institution of Mining and Metallurgy, London, 1980). The effect of intermediate principal stress on rock strength is considered in the non-linear Unified Strength criterion. The Hoek–Brown criterion is a single-shear strength criterion that forms the lower bound, and the non-linear twin-shear strength criterion forms the upper bound in the deviatoric plane. All the failure criteria ranging from the Hoek–Brown criterion (lower bound) and the non-linear twin-shear criterion (upper bound) and a series of criteria ranging between these two bounds may be introduced by the non-linear Unified Strength criterion. The theory can also be generalized to rock mass strength.     

岩石的非线性统一强度准则

Hoek-Brown强度准则在岩石工程中被广泛采用，但由于它没有考虑中间主应力效应，因而在理论和实际应用上都存在不足之处，综合统一强度理论和Hoek-Brown强度准则的优点，提出一个适用于岩石的非线性统一强度准则，这一准则既考虑岩石拉压强度相差较大的特点，又考虑了中间主应力效应及其区间性。Hoek-Brown强度准则和非线性双剪强度准则在π平面上构成了岩石屈服破坏面的内边界和外边界，它们均为所提准则的特例。岩石的非线性统一强度准则，其子午线是非线性的，其参数与Hoek-Brown准则的参数一致，可以用岩石的常规三轴试验结果按Hoek-Brown提出的回归公式得出，完整岩石能够从常规三轴试验数据预测出不同应力角的破坏极限线，与国内4个单位6种岩石20余组岩石真三轴实验结果对比表明，该准则与实验结果吻合良好，这一准则也可以推广到岩体或节理化岩体。     

统一平面应变滑移线场理论

本文提出了一种基于双剪统一强度理论的统一平面应变滑移线场理论.本理论充分考虑了各种不同材料的中间主应力效应,是一种完全意义上的统一理论.各种基于其他强度理论,如Tresea,Mises和Mohr-Coulomb等的平面应变正交或非正交滑移线场理论均是本理论的特例,并且可以通过不同的加权参数b而构成一系列新的理论.本文讨论了基于刚塑性的Prandtl-Reuss假设的平面应变滑移线场理论的应用范围,证明了该假设可以由Mises屈服条件和相关联流动法则推导得出.本文还通过引入中间主应力系数m,首次提出了另外一条比刚塑性Prandtl-Reuss假设更宽的假设来反映体积可以(或不可以)压缩的材料的中间主应力,该中间主应力即是z方向的主应力.我们通过试验和弹塑性有限单元方法验证了本统一理论的正确性.本理论可以很容易地应用到众多工业领域如金属塑性成型、地基承载力预测、边坡稳定性预测等.由于双剪统一强度理论的通用性和优越性已被逐渐认识,因此,平面应变统一滑移线场理论可以应用于各种工程材料,尤其对在土木工程中广泛应用的、具有强烈中间主应力依赖性的岩土类材料,本理论会更显示出其优越性.     

三向应力状态下球形孔扩张问题的弹塑性解

基于Mohr—Coulomb理论推导的球形孔扩张问题的弹塑性解,没有考虑中间主应力的影响．因而与实际结果有误差。为此,本文利用统一强度理论建立了球形孔扩张问题的统一解形式。利用此解可以合理地得出不同材料的相应解,并且能充分发挥材料自身的承载能力,对实际工程具有重要意义。