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题名不均匀脆性材料动强度提高机理及破坏形态研究
被引量：10
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作者
党发宁
潘峰
焦凯
师俊平
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机构
西安理工大学岩土工程研究所
中国水利水电第三工程局有限公司
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出处
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2015年第3期111-118,共8页
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基金
陕西省黄土力学与工程重点实验室重点科研计划项目(09JS103)
水利部公益性行业科研专项(201201053-03)
西安理工大学博士基金项目(106-211104)
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文摘
论文通过理论分析指出,材料的动强度较静强度是否有提高,提高幅度有多大,以及静动强度差异的根源与材料的类型、加载速率以及不均匀程度有关,不能撇开具体情况来讨论材料的静动强度的关系。重点研究了岩石、混凝土类不均匀脆性材料的静动强度差异及机理,指出其动强度较静强度有一定的提高,静、动强度的差异与其破坏时裂纹的发展路径有关。静态破坏时裂纹沿着材料的薄弱面向前发展,即静态裂纹开裂遵循最小耗能原理;而动态破坏时,材料内部的应变能需要在瞬间得到释放,裂纹沿着能量释放最短路径向前发展,这时的裂纹穿过了材料的部分高强度区,使得材料的动强度高于静强度,即动态裂纹开裂遵循能量释放率相关原理。动强度提高的根源是由于材料的不均匀性和惯性力造成的。对于岩石、混凝土类不均匀脆性材料而言,其动强度也不是一个定值,而是随加载速率而变化。加载速率越大,裂纹穿过高强度区的能力越强,材料的强度越高。加载速率较低时动强度提高幅值主要受裂纹穿越材料高强度区的面积影响;加载速率超过某个临界值时,动强度提高幅值就只受到惯性项的影响。论文给出了岩石、混凝土类不均匀脆性材料动强度的具体表达式。并通过特殊设计的不均匀脆性材料的数值试验和物理试验验证了以上理论研究的正确性。
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关键词
脆性材料
破坏形态
裂纹扩展
最小耗能原理
能量释放率相关原理
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Keywords
brittle material
failure mode
crack propagation
least energy consumption principle
energy release rate dependent principle
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分类号
TU435
[建筑科学—岩土工程]
TU5
[建筑科学—土工工程]
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