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笔者在<科学网>博客一篇题为“关于强度理论”的博文中,指出了砼材料的强度准则在应用方面遇到的一些问题。为了解决这些问题,工程界和力学界在大量实验研究工作的基础上,建立了适于工程应用的、多种砼材料的强度准则。现有的一些有代表性并为工程界接受的砼强度准则主要有[1~12]:Drucker-Prager准则、Menetrey-Waillam准则、Reimann准则、Bresler-Pister准则、Willam-Warnke三参数及五参数准则、Ottosen准则、Hsieh-Ting-Chen准则、Podgorski准则、Kotsovos准则、过镇海准则、双剪应力系列准则、钱在兹等提出的“统一强度准则”、宋玉普、赵国藩等提出的“通用破坏准则”等。建立以上这些准则的基本出发点,实际上就是研究“究竟是用什么样的以八面体正应力、八面体剪应力及Lode角为自变量的函数,去拟合通过大量强度实验资料总结出来的,砼在主应力空间破坏包络面的主要特征会更好”的问题,因此,上述的各种准则从本质上说都是一些没有物理意义的经验公式。文献[10]介绍的双剪应力系列准则,是由我国学者俞茂宏提出的双剪应力准则发展起来的系列准则,例如对砼而言它包括考虑静水压影响的双剪应力三参数准则、双剪应力三参数角隅模型准则、双剪应力五参数准则、双剪应力四参数准则、双剪应力五参数角隅模型准则等组成的系列准则。虽然双剪应力准则本身是有物理意义的(其物理意义是:假设当作用于单元体上的两个较大主剪应力之和达到某一极限值时,材料即开始破坏),然而由它发展起来的,考虑静水压影响的双剪应力三参数准则、双剪应力五参数准则和双剪应力四参数准则,则因为要拟合砼在主应力空间破坏包络面的主要特征,而不得不在两个较大主剪应力之和的基础上又累加了具有待定系数的,与两个较大主剪应力相应的正应力项及八面体正应力的一次或二次项。与双剪应力三参数及五参数准则相应的角隅模型准则,则为了使双剪应力三参数及五参数准则在偏平面上的破坏线由不等边的直线尖角六边形化为带圆角的近似三角形,还需要用一条光滑外凸的近似三角形曲线去拟合上述由直边组成的不等边尖角六边形。这样一来,实际上使得上述由双剪应力准则演化而来的上述各种砼的双剪应力系列准则失去了物理意义,并且也蜕变成了仅仅是拟合砼在主应力空间破坏包络面的一些经验公式。
鉴于以上情况,笔者认为有必要探求建立砼材料强度准则的新理论和新方法。
参考文献
[1] 董毓利. 砼非线性力学基础. 中国建筑工业出版社. 1997.
[2] 过镇海. 砼的强度和变形试验基础和本构关系. 清华大学出版社. 1997.
[3] Chee W. F. . Plasticity in Reinforced Concrete. Mc Graw-Hill Book Company. New York, 1982.
[4] Ottosen NS. A Failure Criterion for Concrete. ASCE, 1977, 103(EM4)
[5] Kotsovos MD. A Mathematical Description of the Strength Properties of Concrete Under Generalized Stress. Magazine of Concrete Research, 1979, 31(128).
[6] Podgorski J. General Failure Criterion for Isotropic Media. Proceeding of ASCE, 1985,111(EM2).
[7] 过镇海, 等. 多轴应力下砼的强度和破坏准则研究. 土木工程学报. 1991(3).
[8] 宋玉普, 等. 多轴应力下多种砼材料的通用破坏准则. 土木工程学报. 1996(1).
[9] 钱在兹, 等. 砼在复杂受力状态下的统一强度准则. 土木工程学报. 1996(2).
[10] 俞茂宏. 强度理论新体系. 西安交通大学出版社. 1992.
[11] 徐积善. 强度理论及其应用. 水利电力出版社.1984.
[12] 过镇海, 等. 砼力学性能的试验研究. 科学研究报告集: 第6集. 清华大学出版社. 1996.
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