双剪应力准则的一个推广

本文根据作者于1961年提出的双剪应力屈服准则和1962年提出的普遍形式的双剪应力强度理论,提出了一个适用性更广的双剪应力强度理论.它以十二面体的两个较大剪应力为基础,进一步考虑到十二面体上相应的正应力的影响,把双剪应力准则推广到更大的范围,使它不仅适合于塑性材料的屈服流动,并且也适合于脆性材料的断裂破坏.     

双剪应力四参数和五参数准则

本文在作者1962年提出的普遍形式强度理论和1983年的广义双剪应力强度理论的基础上,进一步考虑材料强度性质在π平面和拉伸子午线及压缩子午线上的不同变化规律,得出了适用于描述岩土类材料破坏规律的双剪应力四参数准则和双剪应力五参数准则.其特例可适用于金属类材料.研究结果表明,近年来国内外提出的一些著名的强度理论和多参数准则可以作为本文结果的特例或逼近.     

韧性材料在多向动应力状态下的动强度理论

韧性材料的多向静应力状态,有最大正应力、最大剪应力等强度理论,作为强度设计计算的判断准则,而在多向动应力状态下的强度理论是什么呢?至今尚未有确切的定论。本文根据韧性材料的疲劳破坏机理,提出了在多向动应力状态下,材料的某一截面上沿某个方向首先开始破坏,主要是由于其剪应力时间历程的作用最不利所引起的,并同时考虑了该截面上的正应力时间历程的影响,建立了韧性材料在多向动应力状态下疲劳破坏截面的位置及其寿命的计算公式,作为动强度设计计算的判断准则,简称之为动强度理论。     

基于双剪统一强度理论的厚壁圆筒的弹塑性分析

从统一强度理论出发,考虑材料拉压屈服极限比和中间主应力这两个因素对材料屈服的影响,推导了在内压作用下厚壁圆筒从弹性状态到弹塑性状态过程中厚壁圆筒的弹性极限压力和塑性极限压力.在这两个表达式中,当系数取不同值时,就能得到按Tresca屈服准则、Mises屈服准则、双剪应力屈服准则、摩尔屈服准则进行计算的结果.运用双剪统一强度理论可以更好地发挥材料的强度潜力,取得更大的经济效益.     

应用双剪应力屈服准则进行弹塑性分析

导出了双剪应力屈服准则在平面应力状态下的屈服曲线及其方程.应用双剪应力屈服准则对旋转园盘、厚壁园筒和具有园孔的大平板进行了弹塑性分析,将计算结果与用Mises和Tresca屈服准则计算的结果作了比较.     

双剪统一强度理论下复合裂纹的研究

应用双剪统一强度理论,研究了复杂应力下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型复合断裂问题,给出了包含反映材料拉压性能差异的参数α及反映中间主应力效应的参数b的双剪统一强度断裂因子,通过改变拉压性能差异系数和中间主应力作用效应系数,退化得到不同屈服准则和不同材料下的断裂因子。当取不同的参数时,该统一解退化为双剪应力屈服准则解、MohrCoulomb解、Tresca和Mises解。结果表明,该双剪统一强度断裂因子可以适应于各种不同材料和不同受力情况,能充分发挥材料潜力,有重要的工程应用价值。     

AZ91铸造镁合金屈服行为的实验研究

在室温下,通过压剪试件(SCS)法对AZ91铸造镁合金进行不同加载速率下(4.8、48、480 mm/min)的复合压剪实验,研究AZ91铸造镁合金复杂应力状态下的力学行为。结合单轴拉伸实验、单轴压缩实验和"帽型"试件剪切实验的结果,得到AZ91铸造镁合金的实验初始屈服面。通过实验,以及实验屈服面、Ellipse准则理论屈服面和极限应变能强度理论(LESET)屈服面的比较,可以发现:在研究的应变速率范围内(0.01~1 s-1),AZ91铸造镁合金弹性阶段具有明显的应变率负敏感性,初始屈服强度随着应变速率的增大而减小;Ellipse准则对AZ91镁合金屈服的判定优于LESET,可以比较准确地描述AZ91铸造镁合金在复合压剪应力状态下的屈服行为;由实验屈服面和Ellipse准则理论屈服面可以初步判断,正应力对AZ91铸造镁合金的屈服具有促进作用,而静水压力对其有抑制作用。     

混凝土强度准则国外研究述评

强度理论是研究材料在复杂应力下屈服和破坏规律的学科.国内外学者对强度准则的研究已有较长的历史,并提出了不少破坏准则.本文对国外研究成果做了分类汇总并进行了简要述评.     

AZ91铸造镁合金屈服行为实验研究

摘要：在室温下,本文通过压剪试件（SCS）法对AZ91铸造镁合金进行不同加载速率下（4.8/48/480mm/min）的复合压剪实验,对AZ91铸造镁合金复杂应力状态下的力学行为进行研究。再结合单轴拉伸实验、单轴压缩实验和“帽型”试件剪切实验的结果,得到AZ91铸造镁合金的实验初始屈服面。通过实验,以及实验屈服面、Ellipse准则理论屈服面和极限应变能强度理论（LESET）屈服面的比较,可以发现：在本文研究的应变速率范围内（0.01～1s-1）,AZ91铸造镁合金弹性阶段具有明显的应变率负敏感性,初始屈服强度随着应变速率的增大而减小;Ellipse准则对AZ91镁合金屈服的判定优于LESET,可以比较准确的描述AZ91铸造镁合金在复合压剪应力状态下的屈服行为;由实验屈服面和Ellipse准则理论屈服面可以初步判断,正应力对AZ91铸造镁合金的屈服具有促进作用,而静水压力对其有抑制作用。     

水压力作用下岩石中Ⅰ和Ⅱ型裂纹断裂准则

为了研究裂隙岩体在水作用下的损伤断裂机制,考虑水产生的垂直裂纹面的静水压力和平行裂纹面的拖拽力,分析处于压剪和拉剪状态的单裂纹应力状态,推导出水作用下裂纹的应力强度因子.还定义基于断裂韧度的损伤变量,并将损伤变量引入Dugdale裂纹模型,推导出水损伤作用下压剪和拉剪应力状态下裂纹的应力强度因子.基于压剪条件下的断裂准则和最大周向应力理论,推导出压剪和拉剪应力状态下,考虑水损伤作用的裂隙岩体断裂准则.     

材料强度理论的讨论

强度准则是一个力学基础理论.通过对比实验现象与强度理论,指出材料的破坏形式取决于应力条件与材料的性质,并讨论了强度准则需遵循的力学依据及其检验标准.分析了金属和岩土材料的强度准则,分别从能量和应力的角度推导了金属Mises准则,详细介绍了作者最近导出的岩土材料三剪能量屈服准则及其相应的Drucker-Prager准则,表明无论强度条件以何种形式表示,它们的实质与结果都是一致的,并对当前常用的各种准则进行了系统的对比研究.     

拉压异性材料的脆断强度条件

常用的脆断强度条件都仅适合某些材料和应力状态,而缺乏普遍的适用性。通过观察实验现象和分析破坏原因,认为平均应力对脆断影响显著。提出了考虑平均应力和最大剪应力共同影响、考虑了拉压异性的脆断条件。其物理意义明确,理论推导和公式比莫尔准则简单,与实验结果吻合的好,特别是双向拉伸应力状态下,比莫尔准则与实验结果吻合的好。适合材料力学教学和压力容器设计。     

面心立方晶体单晶材料弹塑性本构模型

基于正交各向异性材料在偏轴受载时存在拉、剪应力耦合效应的影响,通过增加一项由应力偏张量分量的二次乘积项构成的应力不变量,对Hill屈服模型进行修正,并根据面心立方晶体单晶材料的屈服特点提出了新的屈服准则.用新屈服准则对国产DD3单晶合金的屈服应力进行预测,预测结果与试验结果相吻合;新屈服准则与Hill屈服准则相比,在760 ℃时的预测精度显著提高.在此基础上,重新定义适合新屈服准则的等效应力和等效应变,并由联合流动法则,以屈服函数作为塑性势函数,建立面心立方晶体单晶材料的弹塑性本构模型,推导出相应的弹塑性矩阵.对于各向同性材料,新屈服准及其等效应力和等效应变退化为Von Mises屈服准则和其相应的等效应力与等效应变.     

双剪正交和非正交滑移线场理论

由双剪应力屈服准则（１９６１）和双剪强度理论（１９８３）为基础提出并推导了一个新的双剪正交和非正交滑移场理论。现有的在机械工程、土木工程和岩土工程应用的各种滑移线场理论论均可作为双剪滑移线场理论的特例。研究结果与作者以前取得的实验结果相比较，两者甚为吻合。     

节理岩体中微裂纹区的推导

在一个改进的节理岩体强度和提出均方剪应力基础上，导出一个屈服准则，结合断裂力学理论，推导出一新的微裂纹区域，最后与Mises屈服准则的推导结果作比较得出一些结论。     

基于弹性应变能的MohrCoulomb强度准则讨论

从弹性应变能释放是材料屈服的基本原理来看,MohrCoulomb(M-C)强度准则认为屈服时材料的泊松比恒为0.5,这可能违反能量守恒定律.研究了弹性应变能、应力偏量第二不变量、应力张量第二不变量及泊松比之间的关系,提出广义应力偏量第二不变量概念;从弹性应变能角度对M-C强度准则的物理意义进行分析,提出广义M-C强度准则;利用强度准则对岩石的破坏强度进行了计算.结果表明,由于考虑了中间主应力与泊松比的影响,广义M-C强度准则的计算精度更高,并分析了产生这种结果的内在机理.广义M-C强度准则突破了材料破坏时的泊松比恒为0.5的假设,这对于定量描述材料的屈服与破坏特性具有重要的意义.     

A study of the energy yield criterion of geomaterials

讨论了岩土材料的内摩擦性质,认为其单元体内始终都存在内摩擦力,且摩擦力的方向与剪应力方向相反,是阻止变形产生的。比较了金属材料和岩土材料的变形破坏机制,认为两者存在较大差异,金属材料是由于剪应力的作用使结晶构造产生了滑移破坏,所以应着眼于最大剪应力;而岩土材料属于粒状体材料,其变形和破坏受摩擦法则的支配,由剪应力与垂直应力的共同作用使粒子间克服摩擦产生相对滑移破坏,所以应着眼于最大剪切角。基于此建立了岩土类材料的三剪能量屈服准则及其相应的Drucker－Prager准则,三剪能量准则当不考虑中主应力影响时简化为Mohr-Coulomb准则,当不考虑内摩擦角时简化为Mises准则。从应力、应变、能量角度对材料屈服准则进行了系统的研究,表明无论采用应力、应变或能量表述,只是其形式不同,而其实质是一致的,三剪能量准则是材料的统一屈服准则。结合岩石真三轴试验结果,分别采用Mohr-Coulomb准则及三剪能量准则进行了验证,结果表明大多数情况下三剪能量准则比Mohr-Coulomb准则误差小,更接近试验结果,证明能量准则是可行的。针对一个简单的边坡算例进行了三剪能量屈服准则的工程应用,计算结果表明只考虑单剪切面的Mohr-Coulomb准则比考虑三剪切面的能量准则偏于保守。     

圆板中摩尔-库仑准则的内力屈服条件

对具有拉压强度差效应材料构成的轴对称弯曲圆板在弹塑性阶段应力分布的研究,导出了塑性极限状态下圆板中塑性应力分量间的关系式。以不同受力状态下圆板单元体进入塑性极限状态时的内力分析为基础,建立了圆板在摩尔库仑准则基础上用弯矩表示的内力屈服条件。该内力屈服条件是一条闭合的外凸曲线,符合内力分量的对称性,在材料拉压强度相同时蜕化为屈雷斯卡内力屈服条件。所得内力屈服条件可以用于由拉压强度不同材料构成的圆板和环板的塑性极限分析。     

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.     

岩土类介质屈服函数的实质

基于岩土类介质两种常用屈服准则,摩尔库仑屈服准则和杜拉克-普拉格屈服准则相匹配关系,在引入并规定了应力罗德角的条件下推导了三轴压缩、三轴拉伸和平面应变等几种情况下岩土类介质屈服函数的等效表达公式,证明了岩土类介质屈服函数的实质是在一定应力状态下偏应力张量第二不变量与材料自身属性之间的函数关系。