巖石本構(gòu)關(guān)系（69內(nèi)容豐富）

10/26/20221礦山巖體體力學(xué)華北科技技學(xué)院安安全全工程學(xué)學(xué)院巖石的變變形性質(zhì)質(zhì)巖石的變變形有彈性變形形、塑性性變形和和粘性變變形三種.彈性：物體在受受外力作作用的瞬瞬間即產(chǎn)產(chǎn)生全部部變形，，而去除除外力后又又能立立即恢復(fù)復(fù)其原有有形狀和和尺寸的的性質(zhì)。。塑性：物體受力力后變形形，在外外力去除除后變形形不能完完全恢復(fù)復(fù).粘性：物體受力力后變形形不能瞬瞬時(shí)完成成，且應(yīng)應(yīng)變速率率隨應(yīng)力力增加而增增加的性性質(zhì)彈性粘性上次課內(nèi)內(nèi)容變形性質(zhì)質(zhì)a.單向向壓縮變變形b.反復(fù)復(fù)加載變變形c.三軸軸壓縮變變形變形指標(biāo)a.彈性性模量b.變形形模量c.泊松松比3巖石本構(gòu)構(gòu)關(guān)系與與強(qiáng)度理理論3.1概念前面我們們已經(jīng)研研究了巖巖石和巖巖體的物物理力學(xué)學(xué)性質(zhì)，，它們這這些性質(zhì)質(zhì)受礦物物組成、、結(jié)構(gòu)和和外界條條件等方方面的控控制，因因此，巖巖石或巖巖體所表表現(xiàn)出來(lái)來(lái)的力學(xué)學(xué)性質(zhì)是是復(fù)雜多多樣的，，我們一一般可以以用彈性性、塑性性、粘性性或三者者的組合合等模型型來(lái)描述述。一般物質(zhì)質(zhì)具有彈彈性和塑塑性兩種種變形性性質(zhì)，對(duì)于巖石石來(lái)說(shuō)，，它的變變形也具具有這種種性質(zhì)，，在變形初初期呈彈彈性，后后期呈塑塑性，所以巖石石的變形形一般呈呈彈塑性性變形。。巖石在彈彈性階段段時(shí)的本本構(gòu)關(guān)系系稱為彈性本構(gòu)構(gòu)關(guān)系；巖石在塑塑性階段段的本構(gòu)構(gòu)關(guān)系稱稱為塑性本構(gòu)構(gòu)關(guān)系，彈性與塑塑性本構(gòu)構(gòu)關(guān)系與與時(shí)間無(wú)無(wú)關(guān)，屬屬于即時(shí)時(shí)變形。。如果外界界條件不不變，巖巖石的應(yīng)應(yīng)變或應(yīng)應(yīng)力隨時(shí)時(shí)間而變變化，則則稱該巖巖石具有有流變性性，此時(shí)時(shí)的本構(gòu)構(gòu)關(guān)系稱稱為巖石石的流變本構(gòu)構(gòu)關(guān)系。巖石的塑塑性本構(gòu)構(gòu)關(guān)系巖石是否否進(jìn)入塑塑性狀態(tài)態(tài)：屈服條件件和加卸卸載準(zhǔn)則則；塑性本構(gòu)構(gòu)關(guān)系：：分析塑性性過(guò)程的的應(yīng)力應(yīng)應(yīng)變和位位移。彈性狀態(tài)態(tài)的應(yīng)力力應(yīng)變?yōu)闉閱沃店P(guān)關(guān)系，僅僅僅取決決于巖石石的性質(zhì)質(zhì)；塑性狀態(tài)態(tài)的應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系是多多值的，，不僅取取決于巖巖石性質(zhì)質(zhì)，而且且還取決決于加載載-卸載歷史史。巖石材料料破壞的的形式主主要有兩兩類(lèi)：一類(lèi)是斷斷裂破壞壞；另一類(lèi)是是流變破破壞。斷裂破壞壞發(fā)生于于應(yīng)力達(dá)達(dá)到強(qiáng)度度極限；；流變破壞壞發(fā)生于于應(yīng)力達(dá)達(dá)到屈服服極限。。強(qiáng)度理論論是指采采用判斷斷推理的的方法，，推測(cè)材材料在復(fù)復(fù)雜應(yīng)力力狀態(tài)下下破壞的的原因，，而建立立強(qiáng)度準(zhǔn)準(zhǔn)則，所所提出的的一些假假設(shè)?？傊瑤r巖石的力力學(xué)性質(zhì)質(zhì)可分為為變形性性質(zhì)和強(qiáng)強(qiáng)度性質(zhì)質(zhì)兩類(lèi)，，變形性性質(zhì)主要要通過(guò)本本構(gòu)關(guān)系系來(lái)反映映，而強(qiáng)強(qiáng)度性質(zhì)質(zhì)則主要要通過(guò)強(qiáng)強(qiáng)度準(zhǔn)則則來(lái)反映映。3.2巖石彈性性問(wèn)題的的求解我們?cè)趯W(xué)習(xí)習(xí)彈性力學(xué)學(xué)研究彈性性體的時(shí)候候，一般要要建立三套套基本方程程，然后再根據(jù)據(jù)邊界條件件求解這些些方程得到到問(wèn)題的求求解。因此，我們們?cè)谇蠼鈳r巖石力學(xué)問(wèn)問(wèn)題時(shí)，也也是從物體體的單元微微分體出發(fā)發(fā)，3.2巖石彈性問(wèn)問(wèn)題的求解解研究微分體體力的平衡衡關(guān)系（微分平衡方方程）、位移和應(yīng)變變關(guān)系（幾何方程）（又叫柯西方程）以及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（（物理方程也叫本構(gòu)關(guān)系）等，從而建立微微元體的相相應(yīng)的基本本方程，再結(jié)合邊界條件求解這些方方程，得出待研究究的巖石或或巖體內(nèi)部部的應(yīng)力場(chǎng)或位移場(chǎng)。其解題基本步步驟如圖所示示：求解巖巖石力力學(xué)問(wèn)問(wèn)題的的基本本步驟驟圖解解3.2.1平衡微微分方方程1、平面面問(wèn)題題的平平衡微微分方方程：：2、空間間問(wèn)題題的平平衡微微分方方程：：3.2.2幾何方方程1、平面面問(wèn)題題的幾幾何方方程2、空間間問(wèn)題題的幾幾何方程程（柯柯西方方程））3.2.3物理方方程（（彈性性本構(gòu)構(gòu)關(guān)系系）巖石本本構(gòu)關(guān)關(guān)系是是指巖巖石的的應(yīng)力力或應(yīng)應(yīng)力速速率與與應(yīng)變變或應(yīng)應(yīng)變速速率的的關(guān)系系。若若只考考慮靜靜力問(wèn)問(wèn)題，，則本本構(gòu)關(guān)關(guān)系是是指應(yīng)應(yīng)力與與應(yīng)變變，或或應(yīng)力力增量量與應(yīng)應(yīng)變?cè)鲈隽恐g的的關(guān)系系。1、空間間問(wèn)題題的本本構(gòu)關(guān)關(guān)系2、平面面問(wèn)題題的本本構(gòu)關(guān)關(guān)系（1）平面面應(yīng)變變問(wèn)題題的本本構(gòu)關(guān)關(guān)系因?yàn)椋海?。。因此此，其其本?gòu)構(gòu)關(guān)系系為：：（2）平面面應(yīng)力力問(wèn)題題的本本構(gòu)關(guān)關(guān)系因?yàn)椋海?。。因因此，，其本本?gòu)關(guān)關(guān)系為為：我們通通過(guò)彈彈性力力學(xué)的的研究究知道道，平平衡方方程和和幾何何方程程是與與材料料的性性質(zhì)無(wú)無(wú)關(guān)的的。只只有物物理方方程即即本構(gòu)構(gòu)方程程與材材料性性質(zhì)（（））有有關(guān)。。3.2.4邊界條條件邊界條條件是是求解解彈性性理學(xué)學(xué)問(wèn)題題的重重要條條件，，根據(jù)據(jù)問(wèn)題題的不不同他他可分分為位位移邊邊界條條件、、應(yīng)力力邊界界條件件和應(yīng)應(yīng)力位位移混混合邊邊界條條件。。1、位移移邊界界條件件設(shè)在部部分邊邊界上上給定定了約約束位位移分分量和和，，則則有：：2、應(yīng)力力邊界界條件件設(shè)在部部分邊邊界上上給定定了面面力分分量，，則則有：：3.2.5平面問(wèn)問(wèn)題的的求解解求解平平面問(wèn)問(wèn)題有有三種種基本本方法法，即即按應(yīng)應(yīng)力求求解、、按位位移求求解和和混合合求解解。按應(yīng)力力求解解時(shí)，，變換換基本本方程程和邊邊界條條件為為應(yīng)力力分量量的函函數(shù)，，求出出應(yīng)力力分量量后，，代入入彈性性本構(gòu)構(gòu)關(guān)系系，求求出應(yīng)應(yīng)變分分量，，再代代入幾幾何方方程求求出位位移分分量。。3.2.5平面問(wèn)問(wèn)題的的求解解按位移移求解解時(shí)，，變換換基本本方程程和邊邊界條條件為為位移移分量量函數(shù)數(shù)，求求出位位移分分量后后，代代入幾幾何方方程求求出變變形分分量，，再代代入本本構(gòu)方方程求求出應(yīng)應(yīng)力分分量。?；旌锨笄蠼鈺r(shí)時(shí)，變變換部部分基基本方方程和和邊界界條件件為只只包含含部分分未知知函數(shù)數(shù)，先先求出出這部部分未未知函函數(shù)以以后，，再應(yīng)應(yīng)用適適當(dāng)方方程求求出其其他的的未知知函數(shù)數(shù)。以上這這些方方法我我們已已在彈彈性力力學(xué)中中學(xué)習(xí)習(xí)了這這里不不再熬熬述。。3.3巖石流流變理理論巖石的的變形形不僅僅表現(xiàn)現(xiàn)出彈彈性和和塑性性，而而且也也具有有流變變性質(zhì)質(zhì)，巖巖石的的流變變包括括蠕變變、松松弛和和彈性性后效效。1、研究究背景景：（1）各種種巖土土工程程，無(wú)無(wú)一不不和時(shí)時(shí)間因因素有有關(guān)；；（2）是巖巖石力力學(xué)的的重要要研究究?jī)?nèi)容容之一一；（3）存在在的問(wèn)問(wèn)題尚尚多，，理論論與實(shí)實(shí)驗(yàn)研研究仍仍有待待進(jìn)一一步加加強(qiáng)。。3.3巖石的的流變變特性性彈性（（可恢恢復(fù)））與時(shí)間間無(wú)關(guān)關(guān)的變變形塑塑性性（不不恢復(fù)復(fù)）與時(shí)間間有關(guān)關(guān)的——流變變巖石變變形蠕變松弛彈性后后效巖石的的時(shí)間間效應(yīng)應(yīng)流變的的概念念流變現(xiàn)象：：材料應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)關(guān)系與與時(shí)間間因素素有關(guān)關(guān)的性性質(zhì)，，稱為為流變變性。。材料料變形形過(guò)程程中具具有時(shí)時(shí)間效效應(yīng)的的現(xiàn)象象，稱稱為流流變現(xiàn)現(xiàn)象。。流變現(xiàn)現(xiàn)象2012.62012.01流變的的概念念流變現(xiàn)現(xiàn)象：：材料應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變變關(guān)系系與時(shí)時(shí)間因因素有有關(guān)的的性質(zhì)質(zhì)，稱稱為流流變性性。材材料變變形過(guò)過(guò)程中中具有有時(shí)間間效應(yīng)應(yīng)的現(xiàn)現(xiàn)象，，稱為為流變變現(xiàn)象象。流變的的種類(lèi)類(lèi)：蠕變松弛彈性后后效應(yīng)力不不變，，應(yīng)變變隨時(shí)時(shí)間增增加而而增長(zhǎng)長(zhǎng)流變的的概念念流變現(xiàn)現(xiàn)象：：材料應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變變關(guān)系系與時(shí)時(shí)間因因素有有關(guān)的的性質(zhì)質(zhì)，稱稱為流流變性性。材材料變變形過(guò)過(guò)程中中具有有時(shí)間間效應(yīng)應(yīng)的現(xiàn)現(xiàn)象，，稱為為流變變現(xiàn)象象。流變的的種類(lèi)類(lèi)：蠕變松弛彈性后后效應(yīng)變不不變，，應(yīng)力力隨時(shí)時(shí)間增增加而而減小小流變的的概念念流變現(xiàn)現(xiàn)象：：材料應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變變關(guān)系系與時(shí)時(shí)間因因素有有關(guān)的的性質(zhì)質(zhì)，稱稱為流流變性性。材材料變變形過(guò)過(guò)程中中具有有時(shí)間間效應(yīng)應(yīng)的現(xiàn)現(xiàn)象，，稱為為流變變現(xiàn)象象。流變的的種類(lèi)類(lèi)：蠕變松弛彈性后后效加載或或卸載載時(shí)，，彈性性應(yīng)變變滯后后于應(yīng)應(yīng)力的的現(xiàn)象象（2）加載載速率率效應(yīng)應(yīng)快：彈彈模高高，峰峰值強(qiáng)強(qiáng)度大大，韌韌性低低；快快速加加載達(dá)達(dá)到破破壞時(shí)時(shí)的應(yīng)應(yīng)力，，稱為為瞬時(shí)時(shí)強(qiáng)度度；慢：彈彈模低低，峰峰值強(qiáng)強(qiáng)度低低，韌韌性高高；極慢：：產(chǎn)生生流變變現(xiàn)象象；經(jīng)經(jīng)過(guò)較較長(zhǎng)時(shí)時(shí)間加加載達(dá)達(dá)到破破壞時(shí)時(shí)的應(yīng)應(yīng)力，，稱為為長(zhǎng)時(shí)時(shí)強(qiáng)度度；（3）流變變現(xiàn)象象流變性性質(zhì)：：是指指材料料的應(yīng)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)關(guān)系與與時(shí)間間因素素有關(guān)關(guān)的性性質(zhì)。。流變現(xiàn)現(xiàn)象：：材料料變形形過(guò)程程中具具有時(shí)時(shí)間效效應(yīng)的的現(xiàn)象象。3.3.1流變的的概念念1、概念念蠕變：：是當(dāng)當(dāng)應(yīng)力力不變變時(shí)，，變形形隨時(shí)時(shí)間的的增加加而增增長(zhǎng)的的現(xiàn)象象。松弛：：是當(dāng)當(dāng)應(yīng)變變不變變時(shí)，，應(yīng)力力隨時(shí)時(shí)間增增加而而減小小的現(xiàn)現(xiàn)象。。3.3.1流變的的概念念1、概念念彈性后后效：：是加加載或或卸載載時(shí)，，彈性性應(yīng)變變滯后后于應(yīng)應(yīng)力的的現(xiàn)象象。粘性流流動(dòng)：：即蠕蠕變一一段時(shí)時(shí)間后后卸載載，部部分應(yīng)應(yīng)變永永久不不恢復(fù)復(fù)的現(xiàn)現(xiàn)象。。由于巖巖石的的蠕變變特性性對(duì)巖巖石工工程穩(wěn)穩(wěn)定性性有重重要意意義，，我們們重點(diǎn)點(diǎn)研究究巖石石的蠕蠕變。。2、研究究蠕變變的意意義（1）中硬硬以下下巖石石及軟軟巖中中開(kāi)挖挖的地地下工工程，，大都都需要要經(jīng)過(guò)過(guò)半個(gè)個(gè)月甚甚至半半年時(shí)時(shí)間變變形才才能穩(wěn)穩(wěn)定；；或處處于無(wú)無(wú)休止止的變變形狀狀態(tài)，，直至至破壞壞失穩(wěn)穩(wěn)。（2）解決決地下下工程程的設(shè)設(shè)計(jì)和和維護(hù)護(hù)問(wèn)題題。3、蠕變變的三三個(gè)階階段巖石的的蠕變變曲線線如圖圖所示示，圖圖中三三條蠕蠕變曲曲線是是在不不同應(yīng)應(yīng)力下下得到到的，，其中中。。蠕變?cè)囋囼?yàn)表表明，，當(dāng)巖巖石在在某一一較小小的恒恒定載載荷持持續(xù)作作用下下，其其變形形量雖雖然隨隨時(shí)間間增長(zhǎng)長(zhǎng)有所所增加加，但但蠕變變變形形的速速率則則隨時(shí)時(shí)間增增長(zhǎng)而而減小小，最最后變變形趨趨于一一個(gè)穩(wěn)穩(wěn)定的的極限限值，，這種種蠕變變稱為為穩(wěn)定定蠕變變。當(dāng)載荷荷較大大時(shí)，，如圖圖中的的abcd曲線所所示，，蠕變變不能能穩(wěn)定定于某某一極極限值值，而而是無(wú)無(wú)限增增長(zhǎng)直直至破破壞，，這種種蠕變變稱為為不穩(wěn)穩(wěn)定蠕蠕變。。這是典典型的的蠕變變曲線線，根根據(jù)應(yīng)應(yīng)變速速率不不同，，其蠕蠕變過(guò)過(guò)程可可分為為三個(gè)個(gè)階段段：第一蠕蠕變階階段：：ab段所示示，應(yīng)應(yīng)變速速率隨隨時(shí)間間增加加而減減小，，故稱稱為減減速蠕蠕變階階段或或初始始蠕變變階段段；第二蠕蠕變階階段：：曲線線中bc段所示示，應(yīng)應(yīng)變速速率保保持不不變，，故稱稱為等等速蠕蠕變階階段；；第三蠕變階階段：曲線線中cd段所示，應(yīng)應(yīng)變速率迅迅速增加直直到巖石破破壞，故稱稱為加速蠕蠕變階段。。一種巖石既既可發(fā)生穩(wěn)穩(wěn)定蠕變也也可發(fā)生不不穩(wěn)定蠕變變，這取決決于巖石應(yīng)應(yīng)力的大小小。當(dāng)應(yīng)力超過(guò)過(guò)某一臨界界值時(shí)，蠕蠕變向不穩(wěn)穩(wěn)定蠕變發(fā)發(fā)展；當(dāng)應(yīng)力小于于該臨界值值時(shí)，蠕變變按穩(wěn)定蠕蠕變發(fā)展。。通常稱此此臨界應(yīng)力力為巖石的的長(zhǎng)期強(qiáng)度度。3.3.2巖石的長(zhǎng)期期強(qiáng)度1、定義：長(zhǎng)期強(qiáng)度——巖石在達(dá)到到其瞬時(shí)或或短時(shí)強(qiáng)度度時(shí)產(chǎn)生破破壞。但由由于流變作作用，巖石石強(qiáng)度常隨隨著外載荷荷作用時(shí)間間延長(zhǎng)而降降低。其最最低值，就就是對(duì)應(yīng)時(shí)時(shí)刻時(shí)的強(qiáng)強(qiáng)度，稱為為長(zhǎng)期強(qiáng)度度.3.3.2巖石的長(zhǎng)期期強(qiáng)度2、研究長(zhǎng)期期強(qiáng)度的意意義：（1）反映時(shí)間間效應(yīng)的極極有意義的的巖性指標(biāo)標(biāo)；（2）當(dāng)衡量永永久性及使使用期較長(zhǎng)長(zhǎng)的巖土工工程的穩(wěn)定定性時(shí)，應(yīng)應(yīng)以長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)強(qiáng)度作為巖巖石強(qiáng)度的的計(jì)算指標(biāo)標(biāo)；（3）至今，國(guó)國(guó)內(nèi)外已進(jìn)進(jìn)行的巖石石流變?cè)囼?yàn)驗(yàn)極其有限限。3、確定長(zhǎng)期期強(qiáng)度的方方法：（1）通過(guò)各種種應(yīng)力水平平長(zhǎng)期恒載載蠕變?cè)囼?yàn)驗(yàn)得出。設(shè)設(shè)在載荷試試驗(yàn)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，繪得得非衰減蠕蠕變的曲線線簇，確定定每條曲線線加速蠕變變達(dá)到破壞壞時(shí)的應(yīng)變變值以及載載荷作用所所經(jīng)歷的時(shí)時(shí)間，巖石蠕變曲曲線和長(zhǎng)期期強(qiáng)度曲線線3、確定長(zhǎng)期期強(qiáng)度的方方法：（1）如圖（a）所示。以以縱坐標(biāo)表表示應(yīng)力，，橫坐標(biāo)表表示破壞前前所經(jīng)歷的的時(shí)間，作作出其關(guān)系系曲線，即即長(zhǎng)期強(qiáng)度度曲線，如如圖（b）所示。所所得曲線的的水平漸近近線在縱軸軸上的截距距所對(duì)應(yīng)值值，即為所所求長(zhǎng)期強(qiáng)強(qiáng)度極限值值巖石蠕變曲曲線和長(zhǎng)期期強(qiáng)度曲線線3.3.3流變模型理理論在流變學(xué)中中，流變性性主要研究究材料流變變過(guò)程中的的應(yīng)力、應(yīng)應(yīng)變和時(shí)間間的關(guān)系，，用應(yīng)力、、應(yīng)變和時(shí)時(shí)間組成的的流變方程程來(lái)表示。。流變方程主主要包括本構(gòu)方程蠕變方程松弛方程3.3.3流變模型理理論在一系列的的巖石流變變?cè)囼?yàn)基礎(chǔ)礎(chǔ)上建立反反映巖石流流變性質(zhì)的的方程，通通常有兩種種方法：1、經(jīng)驗(yàn)方程程法根據(jù)巖石蠕蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)結(jié)果，由數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)的回歸擬擬合方法建建立經(jīng)驗(yàn)方方程。2、微分方程程法此法在研究究巖石流變變性質(zhì)時(shí)，，是將巖石石介質(zhì)理想想化，歸納納成各種模模型，1、經(jīng)驗(yàn)方程程法根據(jù)巖石蠕蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)結(jié)果，由數(shù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)的回歸擬擬合方法建建立經(jīng)驗(yàn)方方程。巖石石蠕變經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)方程的通通常形式為為：式中：—t時(shí)間的應(yīng)變變；—瞬時(shí)應(yīng)變；；—初始段應(yīng)變變；—等速段應(yīng)變變；—加速段應(yīng)變變。（5-10）2、微分方程程法此法在研究究巖石流變變性質(zhì)時(shí)，，是將巖石石介質(zhì)理想想化，歸納成各種種模型，模型可用理理想化的具具有基本性性能（彈性性、塑性和和粘性）的的元件組合而而成。通過(guò)這些元元件不同形形式的串聯(lián)和并聯(lián)聯(lián)得到一些些典型的流流變模型體體，相應(yīng)地推推導(dǎo)出它們們的有關(guān)微微分方程，，即建立模模型的本構(gòu)構(gòu)方程。3.3.3基本元件在流變學(xué)中中，所有的的流變模型型均可由三三個(gè)基本元元件組合而而成，這三三個(gè)基本元元件為：彈性元件粘性元件塑性元件彈性：外力力—形變—應(yīng)力—儲(chǔ)存能量—外力消除—能量釋放—形變恢復(fù)粘性：外力力—形變—應(yīng)力—應(yīng)力松弛—能量耗散—外力消除—形變不可恢恢復(fù)流變學(xué)常用用元件三種：彈性元件(H)塑性元件(Y)粘性元件(N)3.3.3基本元件件1、彈性元元件（虎虎克體H）如果材料料在載荷荷作用下下，其變變形性質(zhì)質(zhì)完全符符合虎克克定律，，則稱此此種材料料為虎克克體，是一種理理想的彈彈性體。。該體的力力學(xué)模型型可用一一個(gè)彈簧簧元件來(lái)來(lái)表示（如圖所所示），，用符號(hào)號(hào)H代表?；⒖梭w的的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系系是線彈彈性的，，其基本本方程為為：式中：K—彈性系數(shù)數(shù)。分析（5-11）式可知知虎克體體的性能能：（1）具有瞬瞬時(shí)彈性性變形性性質(zhì)，無(wú)無(wú)論載荷荷大小，，只要不不為零零，就有有相應(yīng)的的應(yīng)變，，當(dāng)當(dāng)為為零零時(shí)，也也為零，，說(shuō)明虎虎克體沒(méi)沒(méi)有彈性性后效，，即與時(shí)時(shí)間無(wú)關(guān)關(guān)；（2）應(yīng)變恒恒定時(shí)，，應(yīng)力也也保持恒恒定不變變，應(yīng)力力不會(huì)因因時(shí)間增增長(zhǎng)而減減小，故故無(wú)應(yīng)力力松弛性性質(zhì)；（3）應(yīng)力保保持恒定定時(shí)，應(yīng)應(yīng)變也保保持不變變，即無(wú)無(wú)蠕變性性質(zhì)。三、描述述流變性性質(zhì)的三三個(gè)基本本元件(1)彈彈性元件件力學(xué)模型型：材料性質(zhì)質(zhì)：物體體在荷載載作用下下，其變變形完全全符合虎虎克(Hooke)定律。。稱其為為虎克體體，是理理想的線性彈性性體。本構(gòu)方程程：s=ke應(yīng)力應(yīng)變變曲線（（見(jiàn)右圖圖）：模型符號(hào)號(hào)：H虎克體的的性能：：a.瞬變變性b.無(wú)彈性性后效c.無(wú)應(yīng)應(yīng)力松弛弛d.無(wú)無(wú)蠕變流流動(dòng)2、塑性元元件（庫(kù)庫(kù)侖體））（理想想塑性：：牙膏））當(dāng)物體所所受的應(yīng)應(yīng)力達(dá)到到屈服極極限時(shí)，，便開(kāi)始始產(chǎn)生塑塑性變形形，即使應(yīng)力力不再增增加，變變形仍然然不斷增增長(zhǎng)，具有這一一性質(zhì)的的物體為為塑性體體，其力學(xué)模模型可用用一個(gè)摩摩擦片（（或滑塊塊）來(lái)表表示，并并用符合合Y來(lái)代表，，如圖所所示。(2)塑性元件件應(yīng)力－應(yīng)應(yīng)變曲線線模型符號(hào)號(hào)：Y庫(kù)侖體的的性能：：當(dāng)s<s0時(shí)，ε=0，低應(yīng)力時(shí)時(shí)無(wú)變形形當(dāng)ss0時(shí)，ε→∞，達(dá)到塑性性極限時(shí)有蠕變理想塑性性體的本本構(gòu)方程程為：式中：—材料的屈屈服極限限。3、粘性元元件（牛牛頓體N）牛頓流體體是一種種理想粘粘性體，，符合牛牛頓流動(dòng)動(dòng)定義，，即應(yīng)力與與應(yīng)變速速率成正正比（圖圖c），圖中直線線通過(guò)坐坐標(biāo)原點(diǎn)點(diǎn)。牛頓頓流體的的力學(xué)模模型是用用一個(gè)帶孔活塞塞組成的的阻尼器器來(lái)表示，，用符號(hào)號(hào)N表示。根據(jù)定義義，元件件的本構(gòu)構(gòu)關(guān)系為為：式中：—牛頓粘性性系數(shù)。。將上式積積分，得得：式中：C—積分常數(shù)數(shù)，當(dāng)時(shí)時(shí)，，C=0，則：即分析牛頓頓體的本本構(gòu)關(guān)系系，具有有如下性性質(zhì)：（1）從上式式可以看看出，當(dāng)當(dāng)t=0時(shí)，ε=0。當(dāng)應(yīng)力力為時(shí)時(shí)，完成成其相應(yīng)應(yīng)的應(yīng)變變需要時(shí)時(shí)間，，說(shuō)說(shuō)明應(yīng)變變與時(shí)間間有關(guān)，，牛頓體體無(wú)瞬時(shí)時(shí)變形。。分析牛頓頓體的本本構(gòu)關(guān)系系，具有有如下性性質(zhì)：（2）當(dāng)時(shí)時(shí)，，即，，積分后后得應(yīng)變變?yōu)槌?shù)數(shù)，表明除去去外力后后應(yīng)變?yōu)闉槌?shù)，，活塞的的位移立立即停止止，不再再恢復(fù)，，只有再再受到相相應(yīng)的壓壓力時(shí)，，活塞才才回到原原位。所所以牛頓頓體無(wú)彈彈性后效效，有永永久形變變。分析牛頓頓體的本本構(gòu)關(guān)系系，具有有如下性性質(zhì)：（3）當(dāng)應(yīng)變變時(shí)時(shí)，，，說(shuō)明當(dāng)應(yīng)應(yīng)變保持持某一恒恒定值后后，應(yīng)力力為零，，即無(wú)應(yīng)應(yīng)力松弛弛性能。。從上述可可以了解解到牛頓頓體具有有粘性流流動(dòng)的特特點(diǎn)。塑性體的的塑性變變形也稱稱為塑性性流動(dòng)，，但它與與粘性流流動(dòng)有本本質(zhì)的區(qū)區(qū)別。塑性流動(dòng)動(dòng)只有當(dāng)當(dāng)達(dá)達(dá)到或或超過(guò)屈屈服應(yīng)力力時(shí)時(shí)才才發(fā)生，，當(dāng)小小于屈屈服應(yīng)力力時(shí)，完完全塑性性體則表表現(xiàn)出剛剛體的特特點(diǎn)；而粘性流流動(dòng)則不不需要應(yīng)應(yīng)力超過(guò)過(guò)某一定定值，只只要有微微小的應(yīng)應(yīng)力，牛牛頓體就就會(huì)發(fā)生生流動(dòng)。。實(shí)際上，，塑性流流動(dòng)、粘粘性流動(dòng)動(dòng)經(jīng)常和和彈性變變形聯(lián)系系在一起起出現(xiàn)，，因此，常常常出現(xiàn)現(xiàn)粘彈性性體和粘粘彈塑性性體，前者研究究應(yīng)力小小于屈服服極限時(shí)時(shí)的應(yīng)力力、應(yīng)變變與時(shí)間間的關(guān)系系，后者則研研究應(yīng)力力大于屈屈服極限限時(shí)的應(yīng)應(yīng)力、應(yīng)應(yīng)變與時(shí)時(shí)間的關(guān)關(guān)系。(4)注注意點(diǎn)（（小結(jié)））a.塑性性流動(dòng)與與粘性流流動(dòng)的區(qū)區(qū)別當(dāng)ss0時(shí)，才發(fā)發(fā)生塑性性流動(dòng)，，當(dāng)s<s0完全塑性性體，表現(xiàn)出剛剛體的特特點(diǎn)。當(dāng)s>0時(shí)，就就可以發(fā)發(fā)生粘性性流動(dòng)，，不需要要應(yīng)力超超過(guò)某一定值。。b.實(shí)際際巖石的的流變性性是復(fù)雜雜的，是三種種基本元元件的不不同組合的性性質(zhì)，不不是單一一元件的的性質(zhì)。。c.粘彈彈性體：：研究應(yīng)力力小于屈屈服應(yīng)力力時(shí)的流流變性；；粘彈塑性性體：研究應(yīng)力力大于屈屈服應(yīng)力力時(shí)的流流變性。。粘彈性：：高分子子材料的的力學(xué)行行為在通通常情況況下總是是或多或或少表現(xiàn)現(xiàn)為彈性性與粘性性相結(jié)合合的特性性，而且且彈性與與粘性的的貢獻(xiàn)隨隨外力作作用的時(shí)時(shí)間而異異，這種種特性稱稱之為粘粘彈性。。粘彈性的的本質(zhì)是是由于聚