弹脆塑性材料变形分析：软化本构理论与数值计算

"弹脆塑性软化本构理论在大型复杂工程岩体结构中的应用及其数值计算方法的探讨。文章提出了应力跌落时各向同性软化的假设，建立了弹脆塑性本构积分的数值格式和增量型弹脆塑性有限元求解算法。通过与典型结构的解析解比较，验证了数值解的高精度，证明所提出的数值格式合理且有效。设计的有限元计算程序可用于分析弹脆塑性材料结构的力学行为。关键词包括弹脆塑性、本构积分、应力跌落、应变软化。" 在岩土工程领域，材料的变形劣化是影响结构稳定性和变形增加的关键因素。弹脆塑性软化本构理论是理解和模拟这类现象的重要工具。1995年发表的研究中，作者沈新普、岑章志和徐来业深入研究了弹脆塑性材料在受力过程中的行为，特别是在应变软化现象下的表现。他们提出，在应力达到峰值后，材料的强度会显著下降，这种现象在岩石力学中尤为常见，可能导致结构的脆性失稳，引发灾害。 文章首先探讨了应变软化材料的加载和卸载准则。对于弹脆塑性材料，加载时的应力增量遵循特定方向，而在卸载时，材料可能表现出非线性的应力-应变关系。这种特性使得材料在达到强度极限后，承载能力快速降低，从而引入了软化行为。 接下来，作者引入了应力跌落时各向同性软化的概念，这允许他们构建了一个完整的弹脆塑性本构积分的数值模型。他们开发了一种增量型的有限元求解算法，可以有效地处理材料的弹脆塑性行为。通过比较典型结构的数值解和解析解，研究证实了所提出的数值方法的精度和可靠性，表明该方法适用于模拟弹脆塑性材料结构的行为。 此外，文章还介绍了如何设计和应用有限元计算程序来解决这类问题。这个程序能够考虑弹脆塑性材料的应变软化特性，从而在实际工程中提供准确的结构分析。 总结来说，这篇论文在理解弹脆塑性材料的复杂力学行为方面做出了贡献，为处理大型复杂工程岩体结构的分析提供了理论基础和实用工具。它强调了应变软化现象对工程设计和施工的影响，并提出了一套有效的数值计算方法，有助于预测和防止可能的结构失效。这一理论对于处理如矿山开采、地下隧道建设等岩土工程问题具有重要意义。