巖石的損傷力學(xué)及斷裂力學(xué)綜述-展示頁
2025-07-04 02:33本頁面
【正文】 用斷裂力學(xué)方法分析壩的穩(wěn)定性，研究裂縫的止裂條件和剩余韌帶區(qū)的強度條件，可能比目前采用的剪摩或純摩公式更為接近實際。同時，由于施工缺陷、應(yīng)力集中等原因，膠結(jié)面上可能存在裂縫。 對于較完整巖基上的重力壩，壩與基巖膠結(jié)面顯然是大壩的薄弱環(huán)節(jié)。實際壩踵是應(yīng)力奇點，用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析其應(yīng)力是困難的?？崭箟螇熙鄳?yīng)力狀態(tài)更為復(fù)雜，又無明確規(guī)定。目前金屬斷裂力學(xué)多注意拉應(yīng)力的作用，但用到多裂隙介質(zhì)的巖石中來時，則多是斷裂面處在壓應(yīng)力下的斷裂力學(xué)問題，會具有自己的特點，這方面似需作許多進一步的工作。在這方面，國內(nèi)已經(jīng)做過不少工作?？梢灶A(yù)料，斷裂力學(xué)將在礦山工程實際應(yīng)用方面表現(xiàn)出強大的生命力。對于裂紋巖石斷裂的研究和應(yīng)用，國外也已引起高度重視，但國內(nèi)尚處于初始階段。當(dāng)前巖石斷裂力學(xué)的主要問題也是合理地確定巖石斷裂韌度。它也包括兩個內(nèi)容：分析裂縫端部的應(yīng)力場和位移場； 確定巖石斷裂韌度。另外，為了工程方面的需要，還研究含裂紋的結(jié)構(gòu)在什么條件下破壞；在一定荷載下，可允許結(jié)構(gòu)含有多大裂紋；在結(jié)構(gòu)裂紋和結(jié)構(gòu)工作條件一定的情況下，結(jié)構(gòu)還有多長的壽命等。②裂紋在外部載荷和（或）其他因素作用下的擴展過程。M在1939年提出的解平面問題的一個應(yīng)力函數(shù)求解了帶穿透性裂紋的空間大平板兩向拉伸的應(yīng)力問題，并引入應(yīng)力場強度因子K的概念，隨后又在此基礎(chǔ)上形成了斷裂韌性的概念，并建立起測量材料斷裂韌性的實驗技術(shù)，從而奠定了線彈性斷裂力學(xué)的基礎(chǔ)。1957年，歐文應(yīng)用Westergaard 1949年，奧羅萬在分析了金屬構(gòu)件的斷裂現(xiàn)象后對格里菲斯的公式提出了修正，他認(rèn)為產(chǎn)生裂紋所釋放的應(yīng)變能不僅能轉(zhuǎn)化為表面能，也應(yīng)轉(zhuǎn)化為裂紋前沿的塑性應(yīng)變功，而且由于塑性應(yīng)變功比表面能大得多以至于可以不考慮表面能的影響，其提出了以下公式： 該公式雖然有所進步，但仍未超出經(jīng)典的格里菲斯公式范圍，而且同表面能一樣，應(yīng)變功U是難以測量的，因而該公式仍難以應(yīng)用在工程中。 斷裂力學(xué)最早是在1920年提出的。因此, 為了更切合實際, 就必須把損傷力學(xué)和斷裂力學(xué)結(jié)合起來, 用于研究物體更真實的破壞過程。 事實上, 物體中往往同時存在著奇異缺陷和分布缺陷。這些缺陷的發(fā)生與發(fā)展表現(xiàn)為材料的變形與破壞。 而損傷力學(xué)所研究的是連續(xù)分布的缺陷, 物體中存在著位錯、微裂紋與微孔洞等形形色色的缺陷,這些統(tǒng)稱為損傷。在裂紋的前緣存在著應(yīng)力應(yīng)變的奇異場,而裂紋尖端附近的材料假定同尖端遠(yuǎn)處的材料性質(zhì)并無區(qū)別。 經(jīng)典的斷裂力學(xué)廣泛研究的是裂紋及其擴展規(guī)律問題。關(guān)鍵詞：巖石 斷裂力學(xué) 損傷力學(xué) 應(yīng)用 1 引 言 巖石的破壞過程總是伴隨著損傷(分布缺陷)和裂紋(集中缺陷)的交互擴展, 這種耦合效應(yīng)使得裂紋尖端附近區(qū)域材料必然具有更嚴(yán)重的分布缺陷。巖石的斷裂力學(xué)及損傷力學(xué)綜述摘要：論述了國內(nèi)外斷裂力學(xué)及損傷力學(xué)的學(xué)科發(fā)展歷程，總結(jié)了巖體斷裂力學(xué)損傷力學(xué)的研究內(nèi)容、研究特點以及巖石力學(xué)專家們一些年來所取得的主要成果，并簡單介紹了斷裂力學(xué)損傷力學(xué)在巖土工程中的實際應(yīng)用。最后，通過對巖石破壞的斷裂損傷理論的闡述，指出了綜合考慮損傷與斷裂的破壞理論是能更好地反映巖石實際破壞過程的一種新的理論, 可在以后的理論研究和實際工程中得以更為廣泛的應(yīng)用。巖石的破壞, 如脆性斷裂和塑性失穩(wěn), 雖然有突然發(fā)生的表面現(xiàn)象, 但是, 從材料損傷的發(fā)生、發(fā)展和演化直到出現(xiàn)宏觀的裂紋型缺陷, 伴隨著裂紋的穩(wěn)定擴展或失穩(wěn)擴展, 是作為過程而展開的。物體中的裂紋被理想化為一光滑的零厚度間斷面。象裂紋這樣的缺陷可稱它為奇異缺陷,因此經(jīng)典斷裂力學(xué)中物體的缺陷僅僅表現(xiàn)為有奇異缺陷的存在。從宏觀來看, 它們遍布于整個物體。損傷力學(xué)就是研究在各種加載條件下, 物體中的損傷隨變形而發(fā)展并導(dǎo)致破壞的過程和規(guī)律。在裂紋(奇異缺陷)附近區(qū)域中的材料必然具有更嚴(yán)重的分布缺陷, 它的力學(xué)性質(zhì)必然不同于距離裂紋尖端遠(yuǎn)處的材料。2 斷裂力學(xué) 斷裂力學(xué)學(xué)科發(fā)展
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