第13章-損傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用

第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用13.1概述13.2節(jié)理巖體的損傷模型13.3巖體細(xì)觀斷裂損傷力學(xué)模型13.4節(jié)理巖體各向異性損傷模型第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用損傷力學(xué)研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景1958年,蘇聯(lián)塑性力學(xué)專家Kachanov在研究蠕變斷裂時提出有效應(yīng)力因子的概念1963年,蘇聯(lián)Rabotnov在此基礎(chǔ)上提出了損傷因子的概念1977年,法國巴黎第六大學(xué)Lemaitre與法國國家宇航研究所Chaboche等人利用連續(xù)介質(zhì)的方法,根據(jù)不可逆過程熱力學(xué)原理,建立損傷力學(xué)新的分支學(xué)科.13.1概述第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用損傷力學(xué)與斷裂力學(xué)的區(qū)別二者不同之處在于：斷裂力學(xué)是間斷介質(zhì)，裂紋被連續(xù)介質(zhì)所包圍，裂紋周圍存在集中應(yīng)力場，，裂紋的擴(kuò)展，導(dǎo)致材料或結(jié)構(gòu)破壞。損傷力學(xué)認(rèn)為：材料存在分布性缺陷，而且是連續(xù)分布，可以用宏觀力學(xué)處理。也就是說：損傷力學(xué)是連續(xù)介質(zhì)。處理問題的方法：1）細(xì)觀方法：根據(jù)材料的細(xì)觀特性來建立宏觀的本構(gòu)關(guān)系。2）宏觀方法：從微觀機(jī)制得到啟發(fā)，用宏觀變量來描述微觀變化。如：損傷參數(shù)與有效應(yīng)力相關(guān)聯(lián)；與質(zhì)量密度相關(guān)聯(lián)；與裂紋密度相關(guān)聯(lián)；13.1概述第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用損傷力學(xué)研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景損傷張量按標(biāo)量；或張量處理損傷的測量方法：1)直接法:直接測量微孔和微裂紋的密度與方向；2)間接法:物理法和機(jī)械法;應(yīng)用于巖體力學(xué)的優(yōu)點(diǎn):1)得到成組裂隙的各向異性關(guān)系2)借助于損傷變量,將巖體幾何特性與力學(xué)特性聯(lián)系起來;3)有巖體損傷預(yù)測巖體強(qiáng)度,為解決巖體尺寸效應(yīng)問題打下基礎(chǔ).13.1概述第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用13.2.1損傷變量和有效應(yīng)力有效應(yīng)力:Robotnov

用作為損傷變量等效應(yīng)變:損傷的作用就體現(xiàn)在把楊氏模量折算到無損傷時的(1-)倍.13.2.2節(jié)理巖體的損傷張量材料的損傷有兩個方面:1)有效面積減小;2)損傷洞穴周邊的應(yīng)力集中.設(shè):面積的減小為主要影響.13.2巖體損傷模型第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用13.2.1損傷變量和有效應(yīng)力13.2巖體損傷模型第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用如圖:損傷發(fā)生在X1--X2平面內(nèi),面積損傷比為,有效率為1-;則某平面ABC的損傷張量可計算如下:如此分析,即可得到不同的損傷張量.13.2巖體損傷模型第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用13.3.1損傷變量的定義和損傷的擴(kuò)展采用如下的體積比作為損傷變量:式中,為構(gòu)元內(nèi)的損傷體積比;V是構(gòu)元的體積;Binj為節(jié)理裂縫的相對位移矢量和外法線矢量.引用Lemaitre的有效應(yīng)力定義,損傷引起的空洞構(gòu)元的體積比為13.3巖體細(xì)觀斷裂損傷力學(xué)模型第13章?lián)p傷力學(xué)在巖石力學(xué)中的應(yīng)用對各向異性的巖體