主應(yīng)力組成分析的案例
常規(guī)巖土力學(xué)試驗(yàn)主應(yīng)力組成分析與疲勞仿真驗(yàn)證
在此種條件下，巖土材料樣件中對(duì)應(yīng)某一節(jié)點(diǎn)的主應(yīng)力可以用1,2,3表示，在此種狀態(tài)下，樣件的應(yīng)力狀態(tài)可以用主應(yīng)力空間中的隨機(jī)一點(diǎn)P表示[4]。將主應(yīng)力空間劃分為若干個(gè)平面，隨機(jī)一個(gè)主應(yīng)力平面上都應(yīng)當(dāng)存在正向應(yīng)力分量，但無論分量如何發(fā)生變化，第一主應(yīng)力都應(yīng)當(dāng)保持不變，此時(shí)，第一主應(yīng)力可以用下述公式計(jì)算得到。
式中：I1代表第一主應(yīng)力。
在此種條件下，主應(yīng)力主要由平面上的剪應(yīng)力構(gòu)成，剪應(yīng)力計(jì)算公式如下：
式中：τπ代表平面上的剪應(yīng)力；J2代表第二偏應(yīng)力不變量。
完成上述計(jì)算后，以巖土力學(xué)試驗(yàn)中的有限元仿真試驗(yàn)為例，進(jìn)行主應(yīng)力分布特點(diǎn)的具體分析[5]。在此過程中，采用數(shù)值計(jì)算的方式，進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)中相關(guān)數(shù)值的模擬，計(jì)算過程中，可按照表1，設(shè)定巖土力學(xué)試驗(yàn)中巖土材料樣件對(duì)應(yīng)有限元模型的技術(shù)參數(shù)。
表1 巖土力學(xué)試驗(yàn)中巖土材料樣件對(duì)應(yīng)有限元模型的技術(shù)參數(shù)
研究過程中，進(jìn)行建立帶模板與不帶模具的仿真結(jié)構(gòu)模型，將兩個(gè)模型標(biāo)注為(1)、(2)，對(duì)樣件的底部節(jié)點(diǎn)施加全約束，將其頂部與豎向垂直方向發(fā)生耦合，在頂部的中心節(jié)點(diǎn)位置，施加一個(gè)垂直向下的作用力，將其作為主應(yīng)力，構(gòu)件的主應(yīng)力分布如圖2所示。
圖2 主應(yīng)力分布云圖
2 疲勞仿真驗(yàn)證
2.1 建立疲勞仿真計(jì)算模型
通過上文試驗(yàn)獲得主應(yīng)力組成，將其大致分為三個(gè)部分，分別為：單軸貫入中的純壓分布、雙軸貫入中的純拉分布和純剪中的拉壓復(fù)合應(yīng)力組成。結(jié)合上述得到的主應(yīng)力組成方式下的疲勞荷載仿真算例，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究試件在疲勞荷載方式下的主應(yīng)力分布情況分析。該計(jì)算實(shí)例是一種以拉、剪、壓為交變應(yīng)力的彈塑性材料為研究對(duì)象，以有限元方法模擬其疲勞加載特性。具體如圖3所示。
圖3 疲勞仿真計(jì)算模型
該模型是一種長方體，其長為101 mm，寬為50mm，厚度為50 mm。
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