三參數(shù)雙τ２強度理論及其應(yīng)用

摘 要：針對工程中巖石、混凝土等材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破壞問題，提出了一種新的三參數(shù)雙τ２強度理論，利用３種特殊應(yīng)力狀態(tài)給出了數(shù)學(xué)表達式?？紤]到極限應(yīng)力比受材料性質(zhì)的影響，選取不同壓拉比、剪拉比應(yīng)力值，對比分析了巖石、混凝土在不同應(yīng)力狀態(tài)下的理論數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：在新強度理論下理論預(yù)測曲線與混凝土、巖石材料在常見４種應(yīng)力狀態(tài)下的受力破壞相吻合，能夠保證脆性材料在工程應(yīng)用上的適用性和安全性。

關(guān) 鍵 詞：強度理論；應(yīng)力狀態(tài)；脆性材料；主剪應(yīng)力；數(shù)學(xué)表達式；靜水壓力；三軸應(yīng)力狀態(tài)；雙軸應(yīng)力狀態(tài)

中圖分類號：ＴＵ５０１ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２４）０４－０４５７－０５

材料強度理論主要研究材料在不同受力下的強度變化規(guī)律，在土木工程中應(yīng)用廣泛［１］。為了更大程度地發(fā)揮建筑材料潛能，其強度理論研究對各類工程結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重大意義。巖石、混凝土是應(yīng)用廣泛的脆性材料，其強度破壞一直是眾多力學(xué)學(xué)者的重點研究對象。丁發(fā)興等［２］對古典強度理論、現(xiàn)代強度理論與國內(nèi)外學(xué)者研究的其他各種強度理論進行了總結(jié)與評價。ＷＵ等［３－４］回顧了ＨｏｅｋＢｒｏｗｎ準則發(fā)展歷史，并將子午線函數(shù)與通用偏函數(shù)相結(jié)合，對ＨｏｅｋＢｒｏｗｎ準則進行修正，并與４種巖石在三維主應(yīng)力空間中的真三軸試驗數(shù)據(jù)進行定性、定量比較，結(jié)果表明，修正后的預(yù)測誤差有所減小。ＪＩＡＮＧ等［５］通過引入附加系數(shù)，提出了三維ＨｏｅｋＢｒｏｗｎ破壞準則，用于描述巖石和混凝土在多軸應(yīng)力狀態(tài)下的破壞。蒙春貴等［６－７］基于雙剪強度理論，修正了鋼管混凝土柱軸心受壓極限承載力的計算方法，為鋼管自應(yīng)力混凝土的優(yōu)化設(shè)計提供了可靠理論依據(jù)。陳四利等［８－１０］推導(dǎo)了材料的極限應(yīng)力比，考慮了靜水壓力和主剪應(yīng)力面上正應(yīng)力的影響，提出了含有多個參數(shù)的強度理論，并將預(yù)測曲線與脆性材料試驗數(shù)據(jù)進行了對比，拓寬了強度理論的應(yīng)用范圍。孫子文［１１］提出了多參數(shù)強度理論，討論了在新理論下不同應(yīng)力狀態(tài)的強度理論曲線特點，并與鑄鐵、混凝土、巖石等材料的試驗數(shù)據(jù)進行了對比，結(jié)果表明，在三軸擠壓和三軸擠伸狀態(tài)下曲線特征與剪拉比無關(guān)，但與拉壓比有關(guān)。