損傷力學在巖土工程中的應用

損傷力學在巖土工程中的應用目錄一、損傷力學的基本概念二、損傷力學的發(fā)展歷程三、損傷力學的基本理論四、損傷力學在巖土工程中的應用案例五、小結(jié)歷程損傷力學的基本概念損傷：是指材料在達到破壞之前,其力學性能逐漸劣化的過程。損傷力學：研究材料或構(gòu)件在各種加載條件下，其中損傷隨變形而演化發(fā)展并最終導致破壞的過程中的力學規(guī)律。損傷類型：材料或構(gòu)件中的損傷有多種，如脆性損傷、塑性損傷、蠕變損傷、疲勞損傷等。損傷力學分類：連續(xù)介質(zhì)損傷力學、細觀損傷力學和基于細觀的唯象損傷力學。損傷力學的發(fā)展歷程·1958年，kachanov首先提出“連續(xù)因子”和“有效應力”·1968年，Rabotnov進一步發(fā)展為“損傷變量'的概念·70年代后，村上澄男等學者采用連續(xù)介質(zhì)學法，逐漸形成“連續(xù)損傷力學”，損傷力學得以飛速發(fā)展·國內(nèi)損傷理論最早見于土體損傷理論，之后各學者針對不同土類型提出了相應的土損傷模型·巖體損傷力學方面，它由脆性巖石研究基礎(chǔ)進人延性塑性損傷的研究，且在巖石動態(tài)損傷力學的研究已引起人們的矚目。損傷力學的基本理論·代表性體積單元：它比工程構(gòu)件的尺寸小得多，但又不是微結(jié)構(gòu)，而是包含足夠多的微結(jié)構(gòu)，在這個單元內(nèi)研究非均勻連續(xù)的物理量平均行為和響應。（微結(jié)構(gòu)群）·損傷變量：損傷變量是表征材料或結(jié)構(gòu)劣化程度的量度，直觀上可理解為微裂紋或空洞在整個材料中所占體積的百分，比其表達的物理意義為結(jié)構(gòu)有效承載面積的相對減少?！び行Γ涸诳紤]損傷效應時，實際應力必須表示為與有效承載面積相關(guān)的內(nèi)力分布集度，被稱之為凈應力或有效應力?！p傷本構(gòu)方程（即反映損傷宏觀性質(zhì)的數(shù)學模型）：基于等效性假設的損傷本構(gòu)方程

根據(jù)不可逆熱力學理論導出損傷本構(gòu)方程

損傷力學的基本理論·損傷力學理論的基本假定：

應變等價假定

應力等價假定

能量等價假定損傷力學的基本理論連續(xù)損傷力學研究過程：①選取物體內(nèi)某點的代表性體積單元②定義損傷變量③建立損傷演化方程④建立損傷本構(gòu)方程⑤根據(jù)初始條件、邊界條件求解，判斷各點的損傷狀態(tài)、建立破壞準則損傷力學的基本理論細觀損傷力學研究過程：①選取物體內(nèi)某點的代表性體積單元，需滿足尺度的雙重性

②連續(xù)介質(zhì)力學及熱力學分析膝關(guān)節(jié)夠的損傷演化、變形

③通過細觀尺度上的平均化方法將細觀結(jié)果反映到宏觀本構(gòu)、損傷演化、斷裂等行為上損傷力學的基本理論宏觀損傷力學研究方法（唯象學方法）：(1)從微觀模型的啟發(fā)中，建立損傷的理論分析模型，要求以此模型導出的理論與實際相符即可。(2)采用宏觀方法的理論有多種，其共同特點是引入損傷變量作為本構(gòu)關(guān)系的內(nèi)變量。損傷力學在巖土工程中的應用損傷力學的應用領(lǐng)域損傷力學在巖土工程中的應用在節(jié)理巖體中的應用

風化損傷的節(jié)理巖體①損傷解析在坡頂出現(xiàn)的拉應力單元比常規(guī)有限元法多。②損傷模型能反映巖體內(nèi)節(jié)理分布導致的各向異性。損傷力學在巖土工程中的應用

混凝土隨機損傷理論

隨機損傷模型的優(yōu)勢所在:不僅可以在均值意義上反映混凝土應力與應變的關(guān)系,也能在概率意義上預測其離散范圍,從而,更為全面地反映混凝土材料受力行為的本質(zhì)非線性與隨機性。損傷力學在巖土工程中的應用

用損傷模型分析礦山邊坡的力學特征

損傷模型在評價巖體的變形特征方向，比常規(guī)有限元模型更有效和更合理，能夠反映出不連續(xù)面分布而導致的巖體各向異性。隨著礦山開采條件的逐漸復雜，節(jié)理裂隙的影響更加突出，損傷力學理論在分析礦山巖體工程變形特征方面，具有廣闊的應用前景。損傷力學在巖土工程中的應用黃土的損傷力學模型

損傷力學模型可以全面模擬黃土的應變軟化和浸水軟化現(xiàn)象。在損傷力學模型的基礎(chǔ)上，長期困擾土力學的土的逐漸破損問題將有可能成為數(shù)值分析的對象。損傷力學在巖土工程中的應用凍土的損傷力學行為

考慮了微裂隙發(fā)育的凍土蠕變的損傷力學模型，能較好地反映凍土第二、三蠕變階段變形隨時間發(fā)展的規(guī)律?？梢苑从硟鐾寥渥冞^程的基本規(guī)律，具有理論探討價值和指導