第13章 损伤力学在岩石力学中的应用.ppt

第13章损伤力学在岩石力学中的应用,13.1概述13.2节理岩体的损伤模型13.3岩体细观断裂损伤力学模型13.4节理岩体各向异性损伤模型,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,损伤力学研究现状与发展前景1958年,苏联塑性力学专家Kachanov在研究蠕变断裂时提出有效应力因子的概念1963年,苏联Rabotnov在此基础上提出了损伤因子的概念1977年,法国巴黎第六大学Lemaitre与法国国家宇航研究所Chaboche等人利用连续介质的方法,根据不可逆过程热力学原理,建立损伤力学新的分支学科.,13.1概述,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,损伤力学与断裂力学的区别二者不同之处在于断裂力学是间断介质，裂纹被连续介质所包围，裂纹周围存在集中应力场，，裂纹的扩展，导致材料或结构破坏。损伤力学认为材料存在分布性缺陷，而且是连续分布，可以用宏观力学处理。也就是说损伤力学是连续介质。处理问题的方法1）细观方法根据材料的细观特性来建立宏观的本构关系。2）宏观方法从微观机制得到启发，用宏观变量来描述微观变化。如损伤参数与有效应力相关联；与质量密度相关联；与裂纹密度相关联；,13.1概述,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,损伤力学研究现状与发展前景损伤张量按标量；或张量处理损伤的测量方法1直接法直接测量微孔和微裂纹的密度与方向；2间接法物理法和机械法;应用于岩体力学的优点1得到成组裂隙的各向异性关系2借助于损伤变量,将岩体几何特性与力学特性联系起来;3有岩体损伤预测岩体强度,为解决岩体尺寸效应问题打下基础.,13.1概述,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,13.2.1损伤变量和有效应力有效应力Robotnov用作为损伤变量等效应变损伤的作用就体现在把杨氏模量折算到无损伤时的1-倍.13.2.2节理岩体的损伤张量材料的损伤有两个方面1有效面积减小;2损伤洞穴周边的应力集中.设面积的减小为主要影响.,13.2岩体损伤模型,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,13.2.1损伤变量和有效应力,13.2岩体损伤模型,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,如图损伤发生在X1--X2平面内,面积损伤比为,有效率为1-;则某平面ABC的损伤张量可计算如下如此分析,即可得到不同的损伤张量.,13.2岩体损伤模型,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,13.3.1损伤变量的定义和损伤的扩展采用如下的体积比作为损伤变量式中,为构元内的损伤体积比;V是构元的体积;Binj为节理裂缝的相对位移矢量和外法线矢量.引用Lemaitre的有效应力定义,损伤引起的空洞构元的体积比为,13.3岩体细观断裂损伤力学模型,第13章损伤力学在岩石力学中的应用,对各向异性的岩体材料可以理想化为正交各向异性体;主损伤张量的分量i定义为二维空间的本构关系三维的本构关系,13.4节理岩体各向异性损伤模型,