剪應變能強度理論

剪應變能強度理論

剪應變能強度理論認為,岩土的破壞是由於單位體積內的剪應變能達到極限值而引起的塑性流動破壞強度準則。

基本介紹

  • 中文名:剪應變能強度理論
  • 外文名:strength theory of shear strain energy
  • 分類:理論
  • 屬性:金屬材料術語
  • 相關:塑性
簡介,剪下應變速率,相關研究,

簡介

當岩土產生剪下破壞是由於最大剪應力達到極限值而引起的則稱為最大剪應力理論(maximml shear stress theory)。
剪應變是指物體受力產生變形時,體內各點處變形程度一般並不相同,用以描述一點處變形的程度的力學量是該點的應變。簡單講就是兩個相互垂直的面在受力變形後以弧度表示的夾角的改變數
剪下模量,材料常數,是剪下應力與應變的比值。又稱切邊模量或剛性模,材料的力學性能指標之一。是材料在剪下應力作用下,在彈性變形比例極限範圍內,切應力與切應變的比值。它表征材料抵抗切應變的能力。模量大,則表示材料的剛性強。剪下模量的倒數稱為剪下柔量,是單位剪下力作用下發生切應變的量度,可表示材料剪下變形的難易程度。切變模量的倒數稱為剪下柔量,是單位剪下力作用下發生切應變的量度,可表示材料剪下形變的難易程度
隨著科學技術的不斷發展和套用領域的日益廣泛,力學已經發展了許多分支學科,如固體力學、彈性力學、塑性力學、粘性力學、材料力學結構力學、工程力學、岩石力學、流體力學以及土力學等等 。這些力學分支學科的一個非常重要的共同點是 : 只要進行內力分析就必然會涉及到應力 ( 包括正應力和剪應力 ) 。剪應力互等定理是應力分析中經常運用的基本定理之一 ,在力學理論研究和生產實踐中都有舉足輕重的作用。剪應力互等定理在許多力學學科中都有專門的闡述,但有的稱之為剪應力互等定理,有的稱其為剪應力互等定律,還有其它名稱。
儘管不同的文獻對剪應力互等定理的表述不同,其名稱也有差別,但其實質內容卻是完全一致的。通常表述為:兩個相互垂直平面上的剪應力τ和τ ’ 數值相等,而且都指向( 或背離 ) 這兩平面的交線,此關係稱為剪應力互等定理 。剪應力互等定理自建立以來一直沿用,是否有人提出過懷疑或修改尚不得而知。

剪下應變速率

剪下應變速率是指在應變控制式三軸壓縮儀中以等應變方式對土試樣施加軸向壓力的速度。它不僅僅關係到試驗歷時,也影響強度大小。應根據不同土類和排水條件,採用不同的速率。在進行三軸試驗時,一般按照規範規定的剪下速率進行土工試驗可能滿足實際要求。
剪下應變速率是指在土的三軸壓縮試驗中土試樣軸向變形的速率。不同的剪下應變速率對應的土試樣變形與時間的關係是不同的。對於不同的土質,剪下應變速率的影響也不同。黏土的組成成分及其成因非常複雜,不同應變速率下剪下所達到的峰值強度可能相差30%以上。黃土的不排水剪下強度隨剪下速率的變化而變化。
抗剪強度是指外力與材料軸線垂直,並對材料呈剪下作用時的強度極限;或指抵抗剪下破壞的最大能力。土的抗剪強度是土的一個重要的力學性質。土的抗剪強度可分為二部分:一部分與顆粒間的法向應力有關,其本質是摩擦力;另一部分是與法向應力無關,稱為黏聚力。當外部載荷在地基內部產生的剪應力達到土的抗剪強度時,土體就遭到破壞,嚴重時將產生滑坡,建築物地基喪失穩定

相關研究

將剪破面及潛在剪破面上的剪應力與摩擦力之差定義為淨剪應力,由淨剪應力產生的剪應變能定義為淨剪應變能。基於剪下破壞假設,針對岩土類材料提出淨剪應變比能強度理論,該理論認為當淨剪應變比能達到一定值時材料破壞。
淨剪應變比能理論在π平面上的破壞曲線為光滑的曲邊三角形,這個特性有利於將其推廣用作屈服準則,以構建彈塑性本構模型。混凝土真三軸試驗資料,對淨剪應變比能理論進行初步檢驗,並與雙剪強度理論和Mohr-Coulomb強度理論進行比較。結果表明,淨剪應變比能理論的誤差相對較小。此外,當單軸抗壓強度與單軸抗拉強度相等時,淨剪應變比能理論退化為Mises強度理論。

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