岩石和混凝土类脆性材料的MAXSD屈服准则-中国科技论文在线.PDF

第14卷 第1期 岩 土 工 程 学 报 Vo1．14． Nm1 1992年 1月 YANrII GONGCHENG XUEBAO Jan．． 1992 嗲 (武汉水利电力学院水力发电工程系) 提 要 本文从材料构成的基本物理概念出发，简要说明了材料的屈服是受三向应力、荷载历史、外 界环境等的作用，材料内部紧密相连的质点间的距离增大到某临界值 所2o由此提出了最大分 离位移 (^ )(SD)屈服准则。并与岩石真三轴压缩试验和混凝土双轴试验结果，以及莫尔一库仑等 屈服准则进行了比较，证实了其合理性和适用性。 一 、 月U 舌 鉴于人们对岩石、混凝土类脆性材料性能了解的程度直接关系到土木建筑物的造价和安 全性．因而很有必要对这些材料性能，特别是复杂应力条件下的强度特性进行深人的研究。 尽管国内外曾进行了大量的研究工作，并且提出了众多的强度理论 ，但终因岩石、混 凝土类材料强度的离散性、以及基本物理力学性质(如单轴抗拉、压强度，变形模量等)对强 度的影响．以致至今仍未得到一个能在三向拉伸到三向压缩的全过程都与试验结果吻合的强 度理论。本文力图在这方面做点有益的探讨。 二、岩石和混凝土类脆性材料的MAXSD屈服准则 材料是物质组成的．其内部各质点间的相互联系是由吸引力和排斥力决定的。这种属于 材料特性的吸引力和排斥力都是质点间距离的函数 质点间距离的变化．反映了互相作用力 的大小。而质点间的距离是由材料的应力状态、荷载历史和环境影响所决定的。因此．质点 问的距离是决定材料强度和断裂的基本变量。即可以用质点间的距离r达到某临界值凰，即 r= (1) 作为判断材料屈服的准则．可称为最大分离位移h )(SD屈服准则。 对处于三向应力状态的某物体(图1(a))，假设在三向应力o．I，0-2，毋作用下．最终屈 服时将产生一个破裂面。破裂面的法线与主应力的方向余弦为(2．m，n)，破裂面上的应力 为 gno在利用式(1)推导屈服准则的应力表达式时，过去多假设破裂面垂直于质点间距离 最先达到 的两质点的连线，即破裂面法线与该两质点连线的夹角0=0 ．从而得到最大拉 应变屈服准则。笔者则认为．产生破裂面的原因．是破裂面上的应力 |共同作用的结果。 在此应力作用下，材料的屈服将从所有处于截面两侧且紧密结合在一起的两质点中，择其问 到稿日期：1990一。6—20 转载 中国科技论文在线 第l期 段亚辉等，岩石和混凝土类脆性材料强度理论探讨 45 距最先达到凰的部位开始．而且会随荷载的增加进而扩展形成最终的破裂面。由于质点的 排列是任意的．即截面两侧紧密结合的质点连线与破裂面法线的夹角是随机的．可能是一 90。～9O。间的某个角度。所以．最先屈服部位的两质点的连线与破裂面法线的夹角可能是0。． 也可能是某个角度岛。什么角度上两质点间距离最易达到凰就最先屈服。岛的大小，取决于 应力 与r霄的相对比值。 够 图l 三向应力状态下质点位移 如果破裂面两侧紧密结合的两质点，在受力前的间距及其连线与破裂面法线的夹角 m．晶在应力am r舴用下产生了相对位移△ A-之后变为r，日如(图1(b))， 则 △ 量口0c0s岛