三维有限元分析：巴西试验拉伸强度公式的修正研究

"本文详细探讨了巴西试验拉伸强度公式的三维有限元解，指出现行公式的局限性，并提出了一种修正方法。" 巴西试验是一种常用的岩石等脆性材料抗拉强度测试方法，通常采用圆盘或圆柱形试样。传统上，其拉伸强度计算公式基于平面应力假设，但实际应用中的巴西圆柱试样是三维实体，这导致计算结果可能不准确。作者喻勇指出，由于试样内部应力沿厚度方向存在变化，原有的二维公式需加以修正才能适用于三维条件。 为了克服理论推导的困难，喻勇利用三维有限元分析方法研究了巴西试验中试样的应力分布。通过40次计算，他发现试样两端面中心的拉应力高于内部，但整体应力分布仍然与平面条件下的模式相似，破坏始于端面中心。因此，引入一个修正系数y，将二维公式转化为三维条件下的公式，y表示三维拉应力与二维拉应力的比例。 进一步的研究揭示了影响修正系数y的两个关键因素：试样的高径比k和材料的泊松比μ。修正系数y是这两个参数的函数。喻勇通过有限元分析得到了μ为0.22时k与y的关系式，以及k等于1时μ与y的关系式，从而为不同几何特性和材料性质的试样提供了拉伸强度计算的修正公式。 这些发现对于更精确地评估岩石等脆性材料的抗拉强度具有重要意义，为实际工程应用提供了理论支持。通过三维有限元方法，不仅可以解决理论推导的复杂性，还可以适应各种实际情况，提高了测试结果的准确性和可靠性。这种修正方法的应用有望改善巴西试验在实际工程中的实践效果，减少因公式适用条件限制带来的误差。