岩石力学与工程-岩石流变理论ppt课件.ppt

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1、岩石力学与工程ROCKMECHANICSANDENGINEERING岩石流变理论RHEOLOGICALTHEORYOFROCK4.4流变理论－主要内容1流变的概念2蠕变的类型和特点3描述流变性质的三个基本元件4组合模型及其性质4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动与时间无关，只从变形能否恢复的角度4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动与变形速率有关，与时间有关4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过

2、程中具有时间效应的现象，称为流变现象。4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕变松弛弹性后效4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕变松弛弹性后效应力不变，应变随时间增加而增长4.4.1流变的概念4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质

3、，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕变松弛弹性后效应变不变，应力随时间增加而减小4.4.1流变的概念三个概念：弹性变形塑性变形粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现象，称为流变现象。流变的种类：蠕变松弛弹性后效加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象4.4.2蠕变的类型和特点a.稳定蠕变：低应力状态下发生的蠕变，图中sCb.不稳定蠕变：较高应力状态下发生的蠕变，图中sA、sB（1）蠕变的两种类型4.4.2蠕变的类型和特点第一阶段(a-b)，减速蠕变阶段：应变速率随时间增

4、加而减小。第二阶段(b-c)，等速蠕变阶段：应变速率保持不变。第三阶段(c-d)：加速蠕变阶段：应变速率随时间增加而增加。（2）典型蠕变三个阶段4.4.3描述流变性质的三个基本元件(1)弹性元件力学模型：材料性质：物体在荷载作用下，其变形完全符合虎克(Hooke)定律。称其为虎克体，是理想的线性弹性体。本构方程：s=ke应力应变曲线（见右图）：模型符号：H虎克体的性能：a.瞬变性b.无弹性后效c.无应力松弛d.无蠕变流动4.4.3描述流变性质的三个基本元件(2)塑性元件材料性质：物体受应力达到屈服极限s0时便开始产生塑性变形，即使应力不再增加，变形仍不断增长，其变形符

5、合库仑摩擦定律，称其为库仑(Coulomb)体。是理想的塑性体。力学模型：本构方程：ε=0，（当s

6、件牛顿体的性能：a.有蠕变即有蠕变现象应变-时间曲线4.4.3描述流变性质的三个基本元件(3)粘性元件牛顿体的性能：b.无瞬变c.无松弛d.无弹性后效4.4.3描述流变性质的三个基本元件(4)注意点（小结）a.塑性流动与粘性流动的区别当ss0时，才发生塑性流动，当s0时，就可以发生粘性流动，不需要应力超过某一定值。b.实际岩石的流变性是复杂的，是三种基本元件的不同组合的性质，不是单一元件的性质。c.用粘弹性体：研究应力小于屈服应力时的流变性；用粘弹塑性体：研究应力大于屈服应力时的流变性。4.4.4组合模型及其性质(1)串联和

7、并联的性质串连即两个或多个元件首尾依次相联的模型。并联即两个或多个元件首与首、尾与尾相联的模型。例如串连模型：并联模型：4.4.4组合模型及其性质(1)串联和并联的性质4.4.4组合模型及其性质（2）马克斯威尔(Maxwell)体①本构方程：由串联性质：σ=σ1=σ2模型符号：M=H-N（2）马克斯威尔(Maxwell)体对H体：对N体：本构关系：（2）马克斯威尔(Maxwell)体②蠕变方程当t=0时，突然施加代入本购方程：得积分初始条件t=0（2）马克斯威尔(Maxwell)体蠕变方程:蠕变曲线等速蠕变，且不稳定（2）马克斯威尔(Maxwell)