能量描述视角下的Mohr-Coulomb准则与材料破坏强度

" Mohr-Coulomb准则模型的能量描述" Mohr-Coulomb准则，简称M-C准则，是土木工程、地质力学和材料科学中广泛使用的破坏准则，用于描述材料在多轴应力状态下的破坏行为。该准则由Christian Mohr在1885年提出，并由Coulomb在1773年的摩擦理论基础上扩展。M-C准则主要考虑剪切强度和正应力的作用，以确定材料是否发生破坏。 在这个能量描述的研究中，研究人员基于M-C准则的力学模型建立了一个能量函数，该函数能够反映材料压缩破坏面上一点的能量状态。能量函数的极值条件揭示了破坏面的方向，而其最大值则对应于材料的真实破坏能量。真实破坏能是指材料在破坏过程中消耗的总能量，包括内部能量转化和裂纹扩展所释放的能量。 为了更全面地理解材料的破坏过程，研究者引入了能量守恒的概念，特别是裂纹表面能的考虑。通过能量守恒的临界条件，他们推导出一个新的材料破坏强度关系。这一关系在双向压缩情况下与经典的M-C准则保持一致。此外，当假设体积变形饱和时，新的强度关系与侧限压缩条件下的M-C准则之间建立了确定性联系。 传统M-C准则的一个局限性是未能充分考虑中间主应力对破坏强度的影响。然而，新模型通过引入体积应力得以克服这一不足。体积应力反映了材料体积变化对破坏强度的贡献，使得模型在处理三轴应力状态时更加准确。 理论分析与实验结果的对比验证了M-C准则模型的能量描述在预测材料压缩破坏强度方面的优越性。这种能量描述方法不仅可以提供更精确的破坏预测，还有助于深入理解材料破坏机制，特别是在复杂应力状态下。 关键词：强度，破坏判据，Mohr-Coulomb准则，断裂，应变能 这篇研究论文强调了利用能量方法改进M-C准则对于理解和预测材料破坏的重要性。通过能量函数的构建和分析，新的破坏强度关系提供了更全面的物理图像，尤其在处理涉及体积变形和中间主应力的问题时。这对于地质工程、岩石力学以及材料科学等领域具有重要的理论和实践意义。