簡介
屈服準則是表示在複雜應力狀態下,材料進入的初始屈服條件,它控制著塑性變形的初始階段,或是考慮任何可能的應力組合下有關彈性極限的一種假說,是闡明材料受力到什麼程度達到彈性極限後出現塑性變形的條件。所以屈服準則又稱塑性條件。因此任何屈服準則或塑性條件,都必須從實驗加以論證。拉特屈服準則是拉特在土的真三軸實驗基礎上達到一種屈服規則,按照砂不相適應規律的特性,分別建議了錐體破壞準則和塑性勢函式,當土的性質用有效應力表達時,屈服準則和塑性勢應該是不相同的。初始孔隙比不同的砂,具有不同的破壞曲面,對升常固結粘土只可有一個破壞曲面。可以根據以下公式計算:
式中和分別為應力張量第一、第三不變數 ,k為硬化參數,是應力水平的函式。土體破壞時, k=,為材料常數。K 是大於 27 的常數,與土體的密度(初始孔隙比)有關。對粘性土,其實 K 值中就包含了粘聚力的影響 。
真三軸實驗
長期以來,人們一直以常規三軸試驗作為研究土的性質及指標的主要試驗手段。然而,常規三軸試驗只能對土體施加2個方向的主應力,使土體處於軸對稱的應力狀態,只能反映軸對稱應力狀態下的強度和變形規律,而忽略了中主應力的影響,不能代表土體在實際三維複雜應力狀態下的性能。為克服這一不足,人們發展了真三軸試驗。真三軸試驗能獨立施加3個主應力,分析不同主應力對土體強度的影響,因而能更準確地模擬土體實際受力狀態。三軸試驗的突出優點是能夠控制排水條件以及可以量測土樣中孔隙水壓力的變化。此外,三軸試驗中試樣的應力狀態也比較明確,剪下破壞時的破裂面在試樣的最弱處,而不像直剪試驗那樣限定在上下盒之間。一般來說,三軸試驗的結果還是比較可靠的,因此,三軸壓縮儀是土工試驗不可缺少的儀器設備。三軸壓縮試驗的主要缺點是試驗操作比較複雜,對試驗人員的操作技術要求比較高。
有關術語
孔隙比
土是由三相組成的,即—土粒、土中水、土中氣,也稱土的固相、液相、氣相。孔隙比的含義是土中孔隙體積(水和氣的體積)與土粒體積之比,用e表示。孔隙比e與是土的重要物理性質指標,e可用來評價天然土層的密實程度,一般來說,e值越小,土越密實,壓縮性越低;e值越大,土越疏鬆,壓縮性越高。土的壓縮性高,表明土體的結構強度差,則土體的壓縮量大。
塑性勢
塑性勢(plastic potential)是表征塑性應變增量同載入曲面關係的“勢函式”,也是對應力分量內的偏導數求出,即式中dλ是一非負的瞬時比例係數。1928年Mises參照彈性應變增量用彈性勢函式對應力的偏導數表達式,從而提出了塑性勢的概念。
屈服面
屈服面是應力六維空間中的五維表面。屈服面通常是凸的,屈服面內部的應力狀態是彈性的。當應力狀態位於表面上時,材料被稱為已經達到其屈服點,並且材料據說已經變成塑膠。材料的進一步變形會導致應力狀態保持在屈服面上,即使表面的形狀和尺寸隨著塑性變形的發展而發生變化。這是因為位於屈服面之外的應力狀態在速率無關塑性方面是不允許的,儘管不是在某些粘塑性模型中。
主應力
物體受力作用時,在物體內任一點的鄰域上都可取得三個互相垂直的截面,其上只作用有正應力,而剪應力等於零。這三個互相垂直的截面所受的力叫做主應力。根據其大小分別稱為最大主應力、中間主應力和最小主應力,用符號σ1、σ2和σ3表示