岩样单轴压缩的应力-应变全程曲线

2021-01-13 06:28:02 字数 4990 阅读 2324

1楼:中地数媒

图2-1是hudson j a等1971年发表的大理岩试样单轴压缩的应力-应变全程曲线[7],岩样直径3/4英寸,2英寸和4英寸3种,长径比为1/2~3计4种,总计12个岩样。

图2-1 大理岩试样的单轴压缩应力-应变全程曲线

a—直径3/4英寸;b—直径2英寸;c—直径4英寸;曲线上数字为长径比

这组曲线为众多文献引用,是讨论岩样尺度效应和形状效应的经典实验结果,但通常仍局限于定性比较。如岩样直径一定时,长度增加强度减小等。由于岩石的非均质性,试验结果随岩样直径、长度的变化也会出现例外的情形。

为了更清楚地表明全程曲线的复杂性,将图中曲线放大读数,利用计算机将曲线绘于同一图中(图2-2)。显然即使不考虑长径比过小、端部效应显著的情形,岩样的应力-应变全程曲线也极为复杂,尤其是应力峰值之后承载能力的降低过程随岩样而变化,与应力峰值之前的线性变形过程成鲜明的对比。

图2-3是石灰岩、油母页岩两组试样的单轴压缩全程曲线[8]。岩样的直径相同,长度不等。随着岩样长度增加,强度降低,屈服过程中的轴向应变也减小。

应力峰值之后岩样的应力-应变关系基本上是直线,但斜率不同。

图2-2 应力-应变全程曲线的复杂性

显然,对图2-1的大理岩和图2-3的油母页岩,杨氏模量表示的弹性变形特征与岩样的形状尺度无关,是材料特性参数;而峰值之后的软化曲线只是材料的特性(physical property)在具体岩样的宏观表现(mechanical behavior or performance),并非真正意义上的材料本构关系。更为明确地说,特定尺度、形状的岩样如直径为50mm、长度为100mm的全程曲线,尚不能描述其他尺度岩样的变形过程,因而也不能希望它能作为材料的力学特性,用于岩体工程的各种分析计算。对全程曲线的作用必须有一个确切的认识。

图2-3 不同形状试样的应力-应变全程曲线

a—石灰岩,直径50mm;b—油母页岩,直径20mm;曲线上数字是岩样长度,单位:mm

岩石在三轴压缩试验下表现的性质与在单轴试验中有何不同?

2楼:紫色学习

砂岩的单轴压缩特性

从图1、图2、图3可以看出:在单轴压缩试验中,砂岩在饱和状态、自然状态、风干状态下的应力与纵向应变曲线的形状是一致的,属于塑弹性变形。峰值前可以分为3个阶段,即:

压密、弹性、塑性变形阶段。第1阶段随轴向应力增加纵向变形、横向变形也增加,但纵向变形大于横向变形,体应变增大,试件体积变小,曲线微向上弯曲,产生的原因是岩石试件中的微裂隙或节理面被压密实的结果。第2阶段体应变继续增大,试件体积继续减小,试件内部的微裂隙或节理面被压密实闭合后,应力与纵向应变曲线近似于直线,但各曲线性部分长度不同,这是岩石中微裂隙或节理面的宽度不一样产生的,使得闭合程度不同。

第3阶段岩石内部开始产生微裂隙,随加载载荷的增加,试件内部的裂隙扩展最终汇合贯通,使试件破坏。这个阶段,体应变有一个最大值,这个最大值对应的应力就是屈服应力,屈服应力σs约为峰值应力σc的2/3,表1可以说明。屈服点以前试件的体应变都在增大,试件体积不断缩小,过了屈服点之

后,试件的横向变形迅速增加,体应变开始减小,试件体积增大,到峰值时,体应变趋于零,试件又恢复原来的体积。

砂岩的三轴压缩特性:

从图4可以看出:砂岩在不同围压下的轴向应力应变全过程曲线形状是类似的,可以划分为4个阶段:压密阶段、弹性变形阶段、塑性阶段和破坏阶段。

第1阶段在开始施加轴向压力时,试件体应变增加体积缩小,岩石被压密,部**隙闭合,应力应变曲线微向上弯曲。第2阶段体应变继续增加,岩石表现出明显的线弹性,随围压增大,线弹性部分长度增长,第3阶段内体应变有一个极值,这个极值对应的应力就是屈服应力,屈服应力σs约为峰值应力σc的2/3,表2可以说明。屈服点以前试件的体应变都在增大,试件体积不断缩小,过了屈服点之后,试件的横向变形迅速增加,体应变开始减小,试件体积增大,到峰值时,体应变趋于零,试件又恢复原来的体积。

这个阶段岩石内部开始产生微裂隙,裂隙随加载载荷增加加速扩展,最终裂隙汇合贯通使岩石破坏。第4阶段试件破坏后,岩石的承载能力没有完全丧失,还具有一定的承载能力,强度减弱到残余强度,而且残余强度随围压增大而增大。

岩石变形一般经历哪几个阶段?各有什么特点

3楼:有酒有故事

1 岩体的单轴和三轴压缩变形特征

(1)岩体应力-应变全过程曲线

①在加载过程,结构面压密与闭合,应力-应变曲线,呈上凹型.

②中途卸载有弹性后效现象和不可恢复残余变形.这是结构面闭合、滑移、错动造成的.

③完全卸载,再加载形成形式上的“开环型”曲线,这也是弹性后效造成的.

④峰值强度后,岩体开始破坏,应力下降较缓慢,仍有残余应力,这是岩体结构效应.2岩体剪切变形特征

①在屈服点前,变形曲线与抗压变形相似,上凹型.

②屈服点后,某个结构面或结构体首先剪坏,随之出现一次应力下降.峰值前可能发现多次应力升降.升降程度与结构面或结构体强度有关,岩体越破碎,应力降反而不明显.

③当应力增加到一定应力水平时,岩体剪切变形已积累到一定程度,没剪破的部位以瞬间破坏方式出现,并伴有一次大的应力降.

④随后产生稳定滑移 3岩体各向异性变形

试件模型:12mmx12mmx36mm的块体单元

x=1表示贯通, x =0为完整试件, x为分离度①岩体力学性质具有各向异性,变形、破坏机制、强度特征不同.②工程布置要考虑如何扬长避短,充分发挥岩体自身强度,维持工程稳定性.

真应力应变曲线与应力应变曲线有什么区别

4楼:寵愛認

一、内容上的区别:

1、真应力—真应变曲线

任一瞬时的真实应力s'和真实应变e与相应的和之间都存在着差异,进入塑性以后这种差异逐渐增大。在均匀变形阶段,真实应力为

s=p/a=p/a。*a。/a

根据塑性变形体积v不变的假设(v= al0=al)

有s=pl/ a0l0= (1+e)s',

s为真实应力,e=(l-l0)/ l称相对应变或真实应变。

在受拉实验中,e大于0,这说明在均匀变形的范围内,真应力恒大于名义应力,而真应变恒小于名义应变。在弹性阶段由于应变值极小,二者的差异极小,没有必要加以区分。

2、应力应变曲线

曲线的形状反应材料在外力作用下发生的脆性、塑性、屈服、断裂等各种形变过程。这种应力-应变曲线通常称为工程应力-应变曲线,它与载荷-变形曲线外形相似,但是坐标不同。

原理上,聚合物材料具有粘弹性,当应力被移除后,一部分功被用于摩擦效应而被转化成热能,这一过程可用应力应变曲线表示。金属材料具有弹性变形性,若在超过其屈服强度之后继续加载,材料发生塑性变形直至破坏。这一过程也可用应力应变曲线表示。

二、计算上的区别:

1、真应力—真应变曲线

在拉伸过程中由于试样任一瞬时的面积a和标距l(l=l0+△l)随时都在变化,而名义应力和名义应变是按初始面积a0和标距l0计算的。

2、应力应变曲线

从此曲线上,可以看出低碳钢的变形过程有如下特点:

当应力低于σe 时,应力与试样的应变成正比,应力去除,变形消失,即试样处于弹性变形阶段,σe 为材料的弹性极限,它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。

当应力超过σe 后,应力与应变之间的直线关系被破坏,并出现屈服平台或屈服齿。如果卸载,试样的变形只能部分恢复,而保留一部分残余变形,即塑性变形,这说明钢的变形进入弹塑性变形阶段。σs称为材料的屈服强度或屈服点,对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.

2%残余变形的应力值为其屈服极限。

当应力超过σs后,试样发生明显而均匀的塑性变形,若使试样的应变增大,则必须增加应力值,这种随着塑性变形的增大,塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化或形变强化。当应力达到σb时试样的均匀变形阶段即告终止,此最大应力σb称为材料的强度极限或抗拉强度,它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。

在σb值之后,试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈,应力下降,最后应力达到σf时试样断裂。σf为材料的条件断裂强度,它表示材料对塑性的极限抗力。

上述应力-应变曲线中的应力和应变是以试样的初始尺寸进行计算的,事实上,在拉伸过程中试样的尺寸是在不断变化的,此时的真实应力s应该是瞬时载荷(p)除以试样的瞬时截面积(a),即:s=p/a;同样,真实应变e应该是瞬时伸长量除以瞬时长度de=dl/l。

它不像应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降,而是继续上升直至断裂,这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化,从而外加应力必须不断增高,才能使变形继续进行,即使在出现缩颈之后,缩颈处的真实应力仍在升高,这就排除了应力-应变曲线中应力下降的假象。

5楼:匿名用户

真实应力-应变曲线在发生颈缩前和应力-应变曲线完全一致,在颈缩后,由于实际截面积发生变化。

真实应力-应变曲线所记录的是实际载荷/实际截面积,而应力-应变曲线所记录的是实际载荷/原始截面积。

应力特点

这种应力-应变曲线通常称为工程应力-应变曲线,它与载荷-变形曲线相似,只是坐标不同。从此曲线上,可以看出低碳钢的变形过程有如下特点:

当应力低于σe时

应力与试样的应变成正比,应力去除,变形消失,即试样处于弹性变形阶段,σe 为材料的弹性极限,它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。

当应力超过σe 后,应力与应变之间的直线关系被破坏,并出现屈服平台或屈服齿。如果卸载,试样的变形只能部分恢复,而保留一部分残余变形,即塑性变形,这说明钢的变形进入弹塑性变形阶段。σs称为材料的屈服强度或屈服点,对于无明显屈服的塑性材料,规定以产生0.

2%残余变形的应力值为其屈服极限,又叫名义屈服极限或δ0.2。

6楼:匿名用户

就是真应力

应变和工程应力应变的区别吧~真应变定义为:在应变主轴保持不变的条件下的应变增量总和。表达式为ln(l1/l0) 而工程应变定义为:

变形前后尺寸变化量与变形前尺寸之比。表达式为(l1-l0)/l0*100%~仅供参考

是不是岩石的应力应变曲线都存在屈服点

7楼:新疆阿红褐色

这个不太好给你文字解释,毕竟书上说的够明白了。这样说你懂不懂。3图分别固定了应力3、应力3、应力2。

然后看在,固定应力3的组、改变应力2会引起应力1怎么变化;和固定应力2,改变应力3所引起的应力1的变化。不知道你是不是这个不明白,还是其它概念不懂

应力应变曲线的推导过程,工程应力应变曲线转换成真实应力应变曲线

1楼 想自由 从此曲线上,可以看出低碳钢的变形过程有如下特点 当应力低于 e 时,应力与试样的应变成正比,应力去除,变形消失,即试样处于弹性变形阶段, e 为材料的弹性极限,它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。 当应力超过 e 后,应力与应变之间的直线关系被破坏,并出现屈服平台或屈服齿。 如果卸载...

工程应力的应力-应变曲线-塑性变形

1楼 习惯 当应力超过 s后,试样发生明显而均匀的塑性变形,若使试样的应变增大,则必须增加应力值,这种随着塑性变形的增大,塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化或形变强化。当应力达到 b时试样的均匀变形阶段即告终止,此最大应力 b称为材料的强度极限或抗拉强度,它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。 在...

岩石应力应变曲线含以下哪几个阶段

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