塑性力学基础PPT课件.ppt

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1、塑性力学基础第一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月塑性力学与弹性力学的不同点：塑性力学与弹性力学的不同点：存在塑性变形存在塑性变形 应力应变非线性应力应变非线性 加载、卸载变形规律不同加载、卸载变形规律不同 受应力历史与应力路径的影响受应力历史与应力路径的影响q 岩土塑性力学的提出岩土塑性力学的提出第二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 岩土塑性力学的提出岩土塑性力学的提出第三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q塑性力学发展历史塑性力学发展历史18641864年年年年TrescaTresca准则出现，建立起经典塑性力学；准则出现，建立起经典塑性力学；准则出现，建立起经

2、典塑性力学；准则出现，建立起经典塑性力学；1919世纪世纪世纪世纪4040年代末，提出年代末，提出年代末，提出年代末，提出DruckerDrucker塑性公论，经典塑性塑性公论，经典塑性塑性公论，经典塑性塑性公论，经典塑性 力学完善；力学完善；力学完善；力学完善；17731773年年年年CoulombCoulomb提出的土质破坏条件，其后推广为提出的土质破坏条件，其后推广为提出的土质破坏条件，其后推广为提出的土质破坏条件，其后推广为 莫尔莫尔莫尔莫尔库仑准则；库仑准则；1957年年DruckerDrucker提出考虑岩土体积屈服的帽子屈服面；提出考虑岩土体积屈服的帽子屈服面；提出考虑岩土体积屈

3、服的帽子屈服面；提出考虑岩土体积屈服的帽子屈服面；19581958年年年年RoscoeRoscoe等人提出临界状态土力学，等人提出临界状态土力学，等人提出临界状态土力学，等人提出临界状态土力学，19631963年提出年提出年提出年提出 剑桥模型。岩土塑性力学建立。剑桥模型。岩土塑性力学建立。剑桥模型。岩土塑性力学建立。剑桥模型。岩土塑性力学建立。第四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 岩土材料的试验结果岩土材料的试验结果 土的单向或三向固结压缩试验：土的单向或三向固结压缩试验：土有塑性体变土有塑性体变初始加载：卸载与再加载：第五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月土的三轴剪切试

4、验结果：土的三轴剪切试验结果：（1）常规三轴）常规三轴土有剪胀（缩）性；土有剪胀（缩）性；土有应变软化现象；土有应变软化现象；q 岩土材料的试验结果岩土材料的试验结果第六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月（2）真三轴：）真三轴：土受应力路径的影响土受应力路径的影响q 岩土材料的试验结果岩土材料的试验结果 b=0常理试验；常理试验；随随b增大，曲线变陡，出现软化，增大，曲线变陡，出现软化，峰值提前，材料变脆。峰值提前，材料变脆。第七张，PPT共三十五页，创作于2022年6月应力应变应力应变曲线：曲线：硬化型：硬化型：双曲线双曲线软化型：软化型：驼峰曲线驼峰曲线压缩型：压缩型：压缩剪胀型：

5、压缩剪胀型：先缩后胀先缩后胀压缩剪胀型：压缩剪胀型：先缩后胀先缩后胀对应体对应体变曲线变曲线对应体变对应体变曲线曲线相应地，可把相应地，可把岩土材料分为岩土材料分为3类类压缩型：压缩型：如松砂、正常固结土如松砂、正常固结土硬化剪胀型：硬化剪胀型：如中密砂、弱超固结土如中密砂、弱超固结土软化剪胀型：软化剪胀型：如岩石、密砂与超固结土如岩石、密砂与超固结土q 岩土材料的试验结果岩土材料的试验结果第八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 岩土材料的基本力学特点岩土材料的基本力学特点压硬性压硬性等压屈服特性等压屈服特性剪胀性剪胀性应变软化特性应变软化特性与应力路径相关性与应力路径相关性岩土系颗

6、粒体堆积或胶结而成的多相体，算多相体岩土系颗粒体堆积或胶结而成的多相体，算多相体的摩擦型材料。的摩擦型材料。基本力学特性：基本力学特性：第九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 岩土塑性力学与传统塑性力学不同点岩土塑性力学与传统塑性力学不同点球应力与偏应力之间存在交叉影响；球应力与偏应力之间存在交叉影响；考虑等向压缩屈服考虑等向压缩屈服屈服准则要考虑剪切屈服与体积屈服，剪切屈服中要考虑平均应屈服准则要考虑剪切屈服与体积屈服，剪切屈服中要考虑平均应力；力；K Kp p，K Ks s，G Gp p，G Gs s弹塑性体积模量，剪缩模量，压硬模量，弹弹塑性体积模量，剪缩模量，压硬模量，弹塑性

7、剪切模量塑性剪切模量第十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 岩土塑性力学与传统塑性力学不同点岩土塑性力学与传统塑性力学不同点考虑摩擦强度；考虑摩擦强度；考虑体积屈服；考虑体积屈服；考虑应变软化；考虑应变软化；不存在塑性应变增量方向与应力唯一性；不存在塑性应变增量方向与应力唯一性；不服从正交流动法则；不服从正交流动法则；应考虑应力主轴旋转产生的塑性变形。应考虑应力主轴旋转产生的塑性变形。第十一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月第第2 2章章 应力应力-应变及其基本方程应变及其基本方程q 一点的应力状态一点的应力状态 q 应力张量分解及其不变量应力张量分解及其不变量q 应力空间与

8、应力空间与 平面上的应力分量平面上的应力分量q 应力路径应力路径q 应变张量分解应变张量分解q 应变空间与应变应变空间与应变 平面平面q 应力和应变的基本方程应力和应变的基本方程第十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 一点的应力状态一点的应力状态yxz第十三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 一点的应力状态一点的应力状态 应力张量不变量应力张量不变量主应力方程：主应力方程：应力张量第一应力张量第一 不变量不变量 ，是平均应力，是平均应力p的三倍。的三倍。第十四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力张量分解及其不变量应力张量分解及其不变量球应力张量球应力张量偏应

9、力张量偏应力张量应力张量应力张量应力球张量不变量：应力球张量不变量：、第十五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力张量分解及其不变量应力张量分解及其不变量 应力偏量应力偏量Sij的不变量的不变量在岩土塑性理论中，常用在岩土塑性理论中，常用I1、J2、J3表示一点的应表示一点的应力状态力状态（八面体剪应力倍数）（八面体剪应力倍数）（与剪应力方向有关）（与剪应力方向有关）第十六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力张量分解及其不变量应力张量分解及其不变量 等斜面与八面体等斜面与八面体132等斜面等斜面正八面体正八面体54.44第十七张，PPT共三十五页，创作于2022年6月

10、q 应力张量分解及其不变量应力张量分解及其不变量 八面体上正应力：八面体上正应力：八面体上剪应力：八面体上剪应力：广义剪应力广义剪应力q或应力强度或应力强度 i ：纯剪应力纯剪应力 s（剪应力强度）（剪应力强度）：单向受拉时，单向受拉时，；常规三轴时，；常规三轴时，纯剪应力纯剪应力，第十八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力空间与应力空间与 平面上的应力分量平面上的应力分量主应力空间与主应力空间与 平面平面等顷线平面应力点三个主应力构成的三个主应力构成的三维应力空间三维应力空间 平面的方程：平面的方程：第十九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力空间与应力空间与 平面

11、上的应力分量平面上的应力分量 主应力主应力 平面上正应力分量：平面上正应力分量：平面上剪应力：平面上剪应力：第二十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力空间与应力空间与 平面上的应力分量平面上的应力分量主应力在主应力在 平面上的投影平面上的投影 的模与方位角（洛德的模与方位角（洛德角）角）第二十一张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力空间与应力空间与 平面上的应力分量平面上的应力分量 平面上应力在平面上应力在x、y轴上的投影为：轴上的投影为：则：则：（平面矢径大小）平面矢径大小）（平面矢径方向）平面矢径方向）第二十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 洛德参数

12、与受力状态洛德参数与受力状态第二十三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 洛德参数与受力状态洛德参数与受力状态纯拉时，纯拉时，纯剪时，纯剪时，纯压时，纯压时，第二十四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 洛德参数与受力状态洛德参数与受力状态主偏应力方程，主偏应力方程，三角恒等式模拟，三角恒等式模拟，、第二十五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力路径应力路径 应力路径的基本概念应力路径的基本概念应力空间中的应力路径应力空间中的应力路径应力路径：描述一单元应应力路径：描述一单元应力状态变化的路线力状态变化的路线有效应力路径：有效应力路径：总应力路径：总应力路径：第二十

13、六张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力路径应力路径 不同加荷方式的应力路径不同加荷方式的应力路径三轴仪上的应力条件三轴仪上的应力条件等压固结等压固结K0固结固结三轴压缩剪切三轴压缩剪切三轴伸长剪切三轴伸长剪切第二十七张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力路径应力路径 不同加荷方式的应力路径不同加荷方式的应力路径三轴仪上的应力路径三轴仪上的应力路径第二十八张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力路径应力路径 不排水条件下三轴压缩试验的总应力路径与有不排水条件下三轴压缩试验的总应力路径与有效应力路径效应力路径总应力路径总应力路径有效应力路径有效应力路径破坏时孔压

14、破坏时孔压第二十九张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力路径应力路径偏平面上的应力路径偏平面上的应力路径三轴压缩三轴压缩三轴拉伸三轴拉伸偏平面上的应力路径偏平面上的应力路径普通三轴仪只能作出普通三轴仪只能作出TC与与TE路径路径采用真三轴仪，通过改变采用真三轴仪，通过改变 1、3的比值，在改变的比值，在改变 2试验直至破坏，可得到试验直至破坏，可得到不同的不同的 与与r 值，即能值，即能给出偏平面上的破坏曲线给出偏平面上的破坏曲线第三十张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应变张量的分解应变张量的分解立方体变形立方体变形纯体积变形纯体积变形纯畸变变形纯畸变变形第三十一张，P

15、PT共三十五页，创作于2022年6月q 应变空间与应变应变空间与应变 平面平面应变空间与应变应变空间与应变 平面平面应变空间：三个主应变构应变空间：三个主应变构成的三维空间成的三维空间应变应变 平面的方程：平面的方程：平面上法向应变：平面上法向应变：平面上剪应变：平面上剪应变：第三十二张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 各种剪应变各种剪应变 八面体上正应变：八面体上正应变：八面体上剪应变：八面体上剪应变：广义剪应变（又称应变强度）：广义剪应变（又称应变强度）：纯剪应变纯剪应变（剪应力强度）（剪应力强度）：第三十三张，PPT共三十五页，创作于2022年6月q 应力和应变的基本方程应力和应变的基本方程体体力力和和面面力力Fi，Ti位移位移ui应力应力 ij应变应变 ij平衡平衡相容性相容性（几何）（几何）本构关系本构关系固体力学问题解法中各种变量的相互关系固体力学问题解法中各种变量的相互关系第三十四张，PPT共三十五页，创作于2022年6月感感谢谢大大家家观观看看20.10.2022第三十五张，PPT共三十五页，创作于2022年6月