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岩石结构超塑性损伤本构理论及热力学框架
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU45[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044, [2]中国中建设计集团有限公司,北京100037
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51378051); 霍英东教育基金会应用优选资助(122009); 北京交通大学基本科研业务费(2011JBZ008)
中文摘要:

基于热力学势函数引入损伤理论,建立适用于深部岩体的新结构超塑性损伤本构框架。通过定义新内变量对:应变(损伤积累应变,结构重排应变)及相应广义应力、温度和熵,用4种热力学能量函数:内能,Helmholtz自由能,焓和Gibbs自由能描述岩石结构超塑性本构关系。本理论框架即能满足热力学定律具有严格物理意义又能对结构性进行较合理考虑。通过Legendre变换建立各能量形式间的转换。利用运动内变量参数及其共轭变量(广义应力)引出耗散势。给出承压变温条件下深部岩体的塑形耗散函数或屈服函数形式,可反映损伤并考虑结构重排的体变行为,两者通过Legendre变换的退化特例进行联系。构建适用深部岩体热力学本构理论框架下具体的应力–应变增量本征关系及其新应用实例,并提供应用性的判断依据。该理论对深部地下工程实践中岩石的力学分析具有借鉴意义。

英文摘要:

The damage theory was introduced based on the thermodynamic potential function and a new damage constitutive theory for hyperplastic structure of deep rock was established. The new internal variable pairs:strain(including damage accumulate strain and structural rearranged strain) and the corresponding generalized stress,the temperature and entropy were defined and four kinds of thermal energy function: Internal energy,Helmholtz free energy,enthalpy and Gibbs free energy were used to describe the hyperplastic constitutive theory of rock structure. The rock constitutive theory obtained satisfies the laws of thermodynamics. The framework has a strict physical meaning and can reasonably consider the structural characteristics of rock. The links between the different energy functions were established by using the Legendre transformations. Dissipative functions were introduced through the kinematic internal parameters and their conjugate variables(generalized stresses). The plastic dissipation function or yielding function of deep rock was given for the various conditions of pressure and temperature. It can reflect the damage character and structural rearrangement of the volume changes at the same time,which could be related through a degenerate case of Legendre transformation. The incremental stress-strain relation and new application examples were constructed for the deep rock structure. The criterion of application was provided.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823