[發(fā)明專利]靜水壓力卸載法測定應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程材料參數(shù)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510086169.8
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN104568572B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧應(yīng)發(fā);劉德富
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 溫珊姍

1.一種靜水壓力卸載法測定應(yīng)力應(yīng)變?nèi)^程材料參數(shù)的方法，其特征在于：當(dāng)加載應(yīng)力大于比例極限應(yīng)力時，在不同的應(yīng)力狀態(tài)實施卸載直至靜水壓力趨近于零，以卸載曲線的線性段計算相對應(yīng)的材料參數(shù)；對于孔隙連通材料，對于外界加載應(yīng)力大于比例極限應(yīng)力，且在不排水條件下，在任意應(yīng)力狀態(tài)，以水壓力卸載直至水壓力趨近于零，以水壓力卸載曲線的線性段計算相對應(yīng)的材料參數(shù)；

具體步驟如下

(1.1)在真三軸試驗中，首先施加靜水壓力，令σ₁₁＝σ₁₁^H，σ₂₂＝σ₂₂^H，σ₃₃＝σ₃₃^H，靜水壓力和初始應(yīng)變ε_ii^H的關(guān)系為：

σ_ii^H＝C_iijj⁰ε_jj^H，i,j∈(1,3) (1)

式中，C_iijj⁰為初始剛度矩陣；

(1.2)施加偏應(yīng)力q，q＝σ₁₁+σ₁₁^H-σ₁₁^H；當(dāng)施加偏應(yīng)力大于比例極限應(yīng)力q^Yield時，線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表示為：

σ₁₁+σ₁₁^H＝C_11jj^bε_jj(2)

σ_ii^H＝C_iijj^bε_jj，i∈(2,3),j∈(1,3)(3)

式中，C_iijj^b為超過屈服極限應(yīng)力空間后的剛度矩陣；

對于超過屈服極限應(yīng)力空間的應(yīng)力狀態(tài)的材料參數(shù)，以卸載曲線直線段計算得到其大小，且卸載至靜水壓力趨近于零，利用公式(2)計算得到C₁₁₁₁^b,C₁₁₂₂^b,C₁₁₃₃^b，利用公式(3)計算得到C₂₂₂₂^b,C₂₂₃₃^b,C₃₃₃₃^b，由剛度矩陣的對稱性知C₂₂₁₁^b＝C₁₁₂₂^b,C₂₂₃₃^b＝C₃₃₂₂^b,C₃₃₁₁^b＝C₁₁₃₃^b，同時校核C₂₂₁₁^b,C₃₃₁₁^b,C₃₃₂₂^b，即計算得到六個材料參數(shù)，校核三個材料參數(shù)；在材料為完全各向同性時，計算得到體積模量C_V，或者三向同時等量卸載時，計算得到1/C_V；

(1.3)對于孔隙連通材料，在飽和條件下，靜水壓力施加完畢后，關(guān)掉閥門，實施非排水試驗，假設(shè)Bishop有效應(yīng)力存在，則公式(2)、公式(3)表述為

σ₁₁+σ₁₁^H-α₁₁P＝C_11jj^bε_jj (4)

σ_ii^H-α_iiP＝C_iijj^bε_jj，i∈(2,3),j∈(1,3)(5)

在飽和條件下獲得材料剛度參數(shù)C_iijj^b的條件下，利用公式(4)、公式(5)，外加應(yīng)力σ_ii,i∈(1,3)恒定，對非排水試驗的水壓力從P^a卸載至P^b，則應(yīng)變ε_ii從回彈至相對應(yīng)的變形回彈量為則公式(4)、公式(5)的增量方程為：

α_iiΔP＝C_iijj^bΔε_jj(α_ii,i∈(1,3)) (6)

P^a-P^b＝ΔP

公式(6)計算得到三個Biot系數(shù)α₁₁,α₂₂,α₃₃。