岩样单轴拉伸应变局部化及全程应力-应变曲线

基于梯度塑性理论，考虑了应变局部化，提出单轴拉伸条件下岩样全程应力一应变曲线解析解。沿试样长度方向的总应变的微分被认为由两部分构成：可恢复的弹性应变的微分和不可恢复的塑性应变的微分。根据虎克定律，弹性应变的微分依赖于应力的微分及弹性模量。塑性应变的微分与应力的微分、试样高度、软化模量及局部化带的厚度有关，局部化带的厚度由梯度塑性理论确定。根据总应变的微分等于弹性及塑性应变的微分之和这一假设，在峰后线性应变软化本构关系的情形下，得到全程应力一应变曲线的解析解。通过与DeBorst及Muhlhaus基于梯度塑性理论得到的数值解对比，分别验证局部化带内部塑性应变分布解析解及内部长度对全程应力-应变曲线的影响。研究有关的本构参数（弹性模量及软化模量）及试样高度对全程应力-应变曲线的影响。     

多孔介质岩土材料剪切带孔隙特征研究(2)——最大孔隙比分析

在流动剪切应力为残余剪切强度时，对剪切带内部的局部孔隙比和平均孔隙比进行了理论分析。对于应变软化阶段剪胀的岩土材料，基于梯度塑性理论验证了在剪切带内部存在最大孔隙比的客观事实，最大孔隙比具有两层含义，即局部(和坐标有关)最大孔隙比和平均最大孔隙比，分别解释了相关的实验现象。对影响剪切带内部平均最大孔隙度的因素进行了分析；给出了剪切软化模量、残余剪切强度及扩容角对剪切带内部最大孔隙度的影响规律。在软化过程中，剪切带中部最大孔隙度逐渐增加，直至残余强度剪切带中部最大孔隙度达到最大值。研究结果为流固耦合多孔介质岩土材料的稳定性研究奠定了初步的理论基础。     

辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000

提出了利用梯度塑性理论计算Ti-6Al-4V绝热剪切带的局部剪切应变新方法.绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变依赖于临界塑性剪切应变、试样的标定长度、绝热剪切带总厚度、绝热剪切带的平均塑性剪切应变.计算表明,随着绝热剪切带总厚度的增加,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变以非线性方式下降.当绝热剪切带总厚度的取值接近1 mm时,尽管确定临界塑性剪切应变的方法不同,但是,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值差别很小.当绝热剪切带总厚度取值在0.335～1 mm之间时,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值位于Liao及Duffy(1998)实验结果的下限(75%)和上限(350%)之间.     

钛合金绝热剪切带的局部剪切应变估算的新方法

提出了利用梯度塑性理论计算Ti-6Al-4V绝热剪切带的局部剪切应变新方法.绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变依赖于临界塑性剪切应变、试样的标定长度、绝热剪切带总厚度、绝热剪切带的平均塑性剪切应变.计算表明,随着绝热剪切带总厚度的增加,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变以非线性方式下降.当绝热剪切带总厚度的取值接近1 mm时,尽管确定临界塑性剪切应变的方法不同,但是,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值差别很小.当绝热剪切带总厚度取值在0.335～1 mm之间时,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值位于Liao及Duffy(1998)实验结果的下限(75%)和上限(350%)之间.     

考虑应变梯度效应的三点弯梁模型解析研究——第一部分:局部化带的传播

为分析应变软化和由此带来的应变局部化问题,将梯度塑性理论引入裂纹带模型。以拉应变局部化区域代替裂纹带,在三点弯梁裂纹带(具有一定尺寸的带宽由特征长度确定)内部存在着不均匀分布的拉应变,这与实验结果相符。对拉应变进行积分,得到了拉应变局部化区域的张拉位移的理论表达式,结果表明:该位移与拉应力成线性规律,拉应变局部化区域的宽度越大,弹性模量越小或降模量越小,则该位移越大。此外,采用应力平衡条件、应变软化的本构关系及平截面假定,还得到了拉应变局部化区域的扩展规律,结果表明:下降模量越大、三点弯梁高度越小及弹性模量越小,则在相同的拉应力的情况下,拉应变局部化区扩展的长度越小;抗拉强度对拉应变局部化区扩展长度的最大值没有影响。此外,还研究了梁中部横截面内中性轴到具有最大承载能力的点的距离的变化规律。     

三维岩样单轴压缩自由面剪应变率及位移分布数值模拟

以往FLAC对岩样变形、破坏进行数值模拟主要是针对平面应变二维问题,离三维岩样单轴压缩的试验条件还有不少差距.因此,本文采用FLAC-3D研究了三维岩样在单轴压缩及强烈端面约束条件下,自由面的剪切应变率、离面位移及面内位移的分布及演变规律,研究了自由面垂直对称轴上定点位移随时步的演变规律.在应力峰值之前及之后,本构模型分别取为线弹性及莫尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型.计算表明:在应力-时步曲线的应力峰值之前,自由面上的剪切应变率由均匀向不均匀分布转变;在应变软化阶段,试样的变形由对称性向非对称性转变.通过分析各个自由面的剪切带图案发现,在试样内部形成了两个空间剪切带,其中一个更占优势.在试样变形的对称性丧失之前,三维离面及面内位移曲面是光滑的、平坦的:在对称性丧失之后,三维曲面已变得凹凸不平了.在剪切带的位置,面内位移有显著的改变.自由面垂直对称轴上的离面位移在应力-时步曲线应力峰值之前发生了分离,而水平及垂直位移-时步曲线转折于应力峰值稍后或应变软化阶段.从离面位移易于识别出试样破坏的前兆.此外,在应变软化阶段,随着时步的增加,还观测到了离面位移的三种不同的变化规律:基本保持不变、增加及降低(反弹).