基于Mohr准则的岩石损伤本构模型及其修正研究

基于Mohr准则,重新定义了岩石微元强度。考虑岩石微元强度服从随机分布的特点,结合损伤力学理论和统计强度理论,建立了三轴压缩条件下岩石损伤本构模型。为使建立的模型更具一般性,分析了模型参数与围压的关系,并据此对模型参数进行合理修正,从而建立出完整的岩石损伤本构模型。与试验结果比较,所建模型可以灵活地模拟各级围压下岩石破裂过程的全应力应变关系,尤其是应变软化特性。同时,该模型形式简单,应用方便,接近工程实际。     

基于初始损伤系数修正的岩石损伤统计本构模型

损伤力学是解决岩石类材料变形和破裂的重要手段之一,统计损伤理论是目前岩石损伤研究的热点。针对以往岩石损伤统计本构模型的不足,引入初始损伤系数q,从一定意义上反映了岩石的非均匀性、非线性特征,同时,通过引入岩石应力应变全过程曲线特征参量,并考虑岩石应力应变全过程曲线的几何条件,解决了传统方法求解本构方程中参数的难点,提高了精度。基于取自某工程的砂岩所进行的三轴压缩试验实测结果,对所建立的岩石损伤统计本构模型进行了实验验证,并估算了q值。     

岩石破坏过程中的损伤统计本构模型

统计损伤力学是依据岩石破坏过程中的三轴试验资料反推其本构关系的一种有效手段。假定岩石微元强度服从幂函数分布的概率分布理论,将Hoek-Brown强度准则作为岩石统计分布变量,建立了岩石损伤变量演化方程和岩石在三维应力作用下的损伤统计本构模型,并用试验资料对其进行了验证。通过将理论结果和试验结果进行对比发现：该模型能够比较好的反映岩石的本构关系和破坏过程,从而说明了模型的合理性和可行性;模型分布参数R反映了岩石的强度,m反映了岩石的强度和脆性程度,但二者不是相互独立的,而是具有内在联系的。     

基于三剪屈服准则的材料弹塑性统一本构方程

为了改进双剪统一强度理论公式的分段表达,克服双剪统一弹塑性本构模型在θ=θb点上的双重滑移角现象,考虑十二面体单元上所有三个主剪应力共同作用的三剪屈服准则建立了材料的弹塑性统一本构方程,该弹塑性统一本构方程适合于服从Tresca屈服准则到Von Mises屈服准则的全部材料。     

冻融循环条件下受荷岩石的损伤本构模型

基于岩石细观结构的非均匀性,建立了冻融受荷岩石损伤扩展本构关系,通过冻融损伤、受荷损伤与总损伤3个损伤因子描述岩石材料各层次的劣化程度及损伤演化途径。通过与岩石冻融循环力学特性试验结果对比,证明所建立的模型能够很好地反映不同冻融循环次数下岩石应力应变的变化关系。     

损伤本构模型研究方法新进展

概要地介绍了国内外近年来有关混凝土、岩石类材料务本构关系研究的情况，侧重于本构模研究方法上的新进展，其中包括：损伤变量定义的不断扩充；宏观唯象方法的成熟发展，以及细胞观与宏观相结合的务研究方法。     

三剪统一弹塑性本构模型及ANSYS二次开发

针对传统方法在求解岩土工程问题中,只能得出理论解的不足。基于三剪统一屈服准则,推导了三剪统一弹塑性本构关系并编写了相应的ANSYS二次开发子程序,以用于实际工程。通过对静水压力下圆形隧洞进行应力数值计算,结果表明所得数值解与解析解相吻合,从而证明了模型推导及二次开发编程的正确性,并将该程序用于实际边坡稳定的计算中,得出了该边坡问题的数值解。算例表明:中间主应力系数增大,滑体稳定系数也增大,但变幅不大。更多还原     

3D打印类岩石材料强度特性与动态损伤本构模型

为研究基于3D打印的层状类岩石材料动态损伤力学行为,对5组不同倾角的岩样,采用分离式霍普金森杆对其进行动态压缩试验。依据所得的应力-应变数据,以朱-王-唐本构模型为基础,建立一种线性弹簧体、Weibull分布损伤体和Maxwell体并联的黏弹性本构模型,并结合试样的残余强度特性引入损伤修正系数。最后,将其推广应用于黑色页岩的变形规律研究,以检验该本构模型的适用性。结果表明：动态冲击下岩样峰值应力随着倾角的增加呈现先减小后增大的“V”形变化趋势,与天然层状岩石的变化规律相符合;所构建的损伤本构模型,能准确地表征3D打印的层状类岩石材料的应力-应变曲线形状及其力学特征;考虑损伤修正后,其还可较好地反映试样峰后阶段应力应变变化特性与残余强度。研究结果对揭示层状岩石动载下变形规律具有一定参考价值。     

砂土的三剪统一本构模型

以修正剑桥模型为基础,基于三剪统一强度准则,推导出砂土的三剪统一本构模型,并编写了相应的ABAQUS二次开发子程序。对松砂进行了排水和不排水条件下的常规三轴压缩试验,利用二次开发后的ABAQUS软件模拟了试验模型的应力状态。数值解与实验结果符合较好,证明模型推导和二次开发编程的正确性。在此基础上,模拟不同排水条件下真三轴压缩试验,讨论了中主应力影响系数对应力应变曲线的影响。更多还原     

基于细观损伤的岩石受压本构关系模型研究

结合岩石破坏特征,将岩石变形分解为弹性变形和由于微裂缝滑移的塑性变形两部分,由此提出一种细观损伤单元,发展了一类细观损伤物理模型,并从细观层次上解释岩石受压应力-应变关系中的非线性和应变软化现象;基于平衡和变协调条件,建立弹塑性受压本构关系模型,并建议了塑性变形的简化计算方法,利用统计损伤理论和优化算法,确定损伤演化方程,并探讨模型参数与围压的经验关系,进而建立起基于特定围压下的岩石损伤本构关系预测方法.该方法与已有试验结果相比较,结果吻合较好.     

复杂应力下砂土的广义双剪应力破坏准则及双硬化本构模型

基于双剪应力强度理论，推导出了砂土的广义双剪应力破坏准则，给出了该准则参数的物理解释，分析了该准则在双硬化参数本构模型中的应用。     

New criterion for rock joints based on three-dimensional roughness parameters

The shear behavior of rock joints is important in solving practical problems of rock mechanics. Three group rock joints with different morphologies are made by cement mortar material and a series of CNL（constant normal loading） shear tests are performed. The influences of the applied normal stress and joint morphology to its shear strength are analyzed. According to the experimental results, the peak dilatancy angle of rock joint decreases with increasing normal stress, but increases with increasing roughness. The shear strength increases with the increasing normal stress and the roughness of rock joint. It is observed that the modes of failure of asperities are tensile, pure shear, or a combination of both. It is suggested that the three-dimensional roughness parameters and the tensile strength are the appropriate parameter for describing the shear strength criterion. A new peak shear criterion is proposed which can be used to predict peak shear strength of rock joints. All the used parameters can be easily obtained by performing tests.     

基于双剪统一强度理论的FRP约束混凝土的承载力

外包纤维复合材料(FRP)约束混凝土,可以有效的提高混凝土的承载力和延性.本文系统总结了几种较为典型的FRP约束混凝土承载力的计算方法,通过对已有大量试验研究结果的分析,指出FRP约束混凝土的性能主要取决于FRP对混凝土的约束效果.根据双剪统一强度理论和静力平衡条件,建立了FRP约束混凝土的承载力的计算模型.该模型反映双向FRP约束混凝土的特点,主要考虑了约束效应系数、非约束混凝土的强度以及FRP材料的性能等因素对约束混凝土承载力的影响.模型计算结果与试验数据吻合较好.     

一种基于统计损伤本构关系的岩石脆性评价新方法

脆性评价对岩石（尤其是深部岩石）的可压裂、开挖损伤及岩爆等特性的研究具有重要意义.为此,总结国内外岩石脆性评价方法,基于现有脆性指数在定量表征岩石脆性程度中的局限性,考虑能够模拟岩石应力-应变全过程曲线的统计损伤本构模型,分析岩石的损伤演化特征,提出一种基于统计损伤本构关系的岩石脆性特征评价新方法,建立脆性指数B_D定量表征岩石的脆性程度,通过模型理论论证和室内三轴压缩试验验证脆性指数的合理性.结果表明:脆性指数B_D能很好地表征岩石的脆性特征,基于统计损伤本构关系的岩石脆性评价方法具有较好的适用性;通过大理岩、花岗岩以及塔木素黏土岩不同围压下的物理实验,验证脆性指数B_D的正确性及相比其他方法的优越性;随着围压的增大,塔木素黏土岩表现出明显的脆性破坏向塑性破坏转变的特征.     

基于双剪强度理论的改进型混凝土强度准则

在已有混凝土强度理论的基础上,提出了一种改进型混凝土强度准则.该准则通过线性插值,将统一双剪强度理论和混凝土拉伸和压缩子午线的实验结果结合起来,改进了? 平面的屈服轨迹.结合已有实验结果,研究了统一双剪强度理论中b参数与静水应力的关系.该强度准则满足外凸、开口和关于静水应力轴三轴对称等特性,参数具有明确的物理意义,并且与现有实验结果有很好的近似.同时,所提出的改进型混凝土强度准则也适用于其它工程材料.     

三剪应力统一屈服准则研究

为克服单剪屈服准则仅考虑最大主切应力和双剪准则只考虑两个较大主切应力的缺点，以菱形十二面单元体为依据，同时考虑单元体上的三个主切应力τ13、τ12、和τ23、对材料屈服的影响，认为这三者的组合达到某一极值时，材料即出现屈服．提出了三剪应力统一屈服准则，三剪屈服准则可更大限度地发挥材料的强度潜力．该屈服准则比单剪屈服准则和双剪屈服准则更具有一般性．它还可以考虑单元体上所作用的全部剪应力的不同组合，从而构成外凸和非凸两大族屈服面．     

双剪统一强度理论下钢管混凝土承载力的理论分析及试验研究

制作了25个钢管混凝土试件,进行了钢管混凝土试件的轴心受压和偏心受压试验,得出了其荷载变形曲线及极限荷载,以双剪统一强度理论为基础,推导出钢管混凝土核心混凝土抗压强度的计算公式,并进行了钢管混凝土承载力的理论计算,所得理论结果与试验结果基本一致,说明双剪统一强度理论对于钢管混凝土的理论计算有非常好的适用性,为钢管混凝土的分析计算提供了一定的理论依据.     

Damage constitutive model for strain-softening rock based on normal distribution and its parameter determination

Firstly, using the damage model for rock based on Lemaitre hypothesis about strain equivalence, a new technique for measuring strength of rock micro-cells by adopting the Mohr-Coulomb criterion was developed, and a statistical damage evolution equation was established based on the property that strength of micro-cells is consistent with normal distribution function, through discussing the characteristics of random distributions for strength of micro-cells, then a statistical damage constitutive model that can simulate the full process of rock strain softening under specific confining pressure was set up. Secondly, a new method to determine the model parameters which can be applied to the situations under different confining pressures was proposed, by deeply studying the relations between the model parameters and characteristic parameters of the full stress-strain curve under different confining pressures. Therefore, a unified statistical damage constitutive model for rock softening which can reflect the effect of different confining pressures was set up. This model makes the physical property of model parameters explicit, contains only conventional mechanical parameters, and leads its application more convenient. Finally, the rationality of this model and its parameters-determining method were identified via comparative analyses between theoretical and experimental curves.     

基于剪切破坏的剪力墙构件地震损伤

基于性能的抗震设计特点是使结构抗震设计从宏观定性目标转化为具体量化指标的多重结构性能目标。《建筑抗震设计规范》（GB 50011）给出的是针对整体结构弹性及弹塑性变形的变形指标量,对构件没有量化的损伤指标,为此,进行了5片配置HRB600级钢筋T型截面剪力墙试件的低周反复加载抗震抗剪性能试验,研究配置高强钢筋与普通钢筋剪力墙之间的抗震性能差异;收集剪力墙抗剪试验数据对Park-Ang双参数地震损伤模型进行参数修正,得到适用于剪切破坏下剪力墙构件的损伤模型。利用修正的损伤模型来评估发生剪切破坏的剪力墙各个受力阶段的损伤程度,结合剪力墙的变形状态进行损伤评估,给出不同性能状态下与剪力墙构件位移角的量化关系限值。