泊松比 弹性模量 剪切模量
泊松比、弹性模量、剪切模量

泊松⽐、弹性模量、剪切模量⽬录泊松⽐ (1)杨⽒模量 (1)弹性模量 (2)剪切模量 (3)基本概念 (3)纤维复合材料层间剪切模量测试 (3)筑坝堆⽯料的剪切模量 (4)弹性模量和切变模量 (7)弹簧钢的切变模量取值 (8)泊松⽐法国数学家 Simeom Denis Poisson 为名。
在材料的⽐例极限内,由均匀分布的纵向应⼒所引起的横向应变与相应的纵向应变之⽐的绝对值。
⽐如,⼀杆受拉伸时,其轴向伸长伴随着横向收缩(反之亦然),⽽横向应变 e' 与轴向应变 e 之⽐称为泊松⽐ V。
材料的泊松⽐⼀般通过试验⽅法测定。
可以这样记忆:空⽓的泊松⽐为0,⽔的泊松⽐为0.5,中间的可以推出。
主次泊松⽐的区别Major and Minor Poisson's ratio主泊松⽐PRXY,指的是在单轴作⽤下,X⽅向的单位拉(或压)应变所引起的Y ⽅向的压(或拉)应变次泊松⽐NUXY,它代表了与PRXY成正交⽅向的泊松⽐,指的是在单轴作⽤下,Y ⽅向的单位拉(或压)应变所引起的X⽅向的压(或拉)应变。
PRXY与NUXY是有⼀定关系的: PRXY/NUXY=EX/EY对于正交各向异性材料,需要根据材料数据分别输⼊主次泊松⽐,但是对于各向同性材料来说,选择PRXY或NUXY来输⼊泊松⽐是没有任何区别的,只要输⼊其中⼀个即可杨⽒模量杨⽒模量(Young's modulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量,它是沿纵向的弹性模量。
1807年因英国医⽣兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果⽽命名。
根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应⼒与应变成正⽐,⽐值被称为材料的杨⽒模量,它是表征材料性质的⼀个物理量,仅取决于材料本⾝的物理性质。
杨⽒模量的⼤⼩标志了材料的刚性,杨⽒模量越⼤,越不容易发⽣形变。
杨⽒弹性模量是选定机械零件材料的依据之⼀是⼯程技术设计中常⽤的参数。
剪切模量和泊松比

剪切模量和泊松比1. 引言剪切模量和泊松比是固体力学中两个重要的材料力学性质参数。
剪切模量描述了材料在受到剪切力作用时的抵抗能力,泊松比则描述了材料在受到拉伸力作用时的变形情况。
本文将详细介绍剪切模量和泊松比的概念、计算方法以及在材料工程中的应用。
2. 剪切模量剪切模量(Shear Modulus),也称剪切弹性模量或切变模量,用符号G表示,是描述材料在受到剪切力作用时抵抗变形能力的一个重要参数。
剪切模量的单位通常为帕斯卡(Pa)或兆帕(MPa)。
剪切模量可以通过应力和应变之间的关系来定义。
当材料受到一个剪切应力时,会发生剪切应变。
剪切应变与剪切应力之间的比值就是剪切模量。
数学表示如下:G=τγ其中,G表示剪切模量,τ表示剪切应力,γ表示剪切应变。
剪切模量反映了材料抵抗剪切变形的能力。
剪切模量越大,材料的刚度越高,抵抗变形的能力越强。
不同材料的剪切模量差异很大,例如金属通常具有较高的剪切模量,而橡胶等弹性体则具有较低的剪切模量。
3. 泊松比泊松比(Poisson’s Ratio),用符号ν表示,是描述材料在受到拉伸力作用时沿着垂直方向的变形情况的一个重要参数。
泊松比是一个无量纲的参数,通常取值在0和0.5之间。
泊松比可以通过纵向应变与横向应变之间的关系来定义。
当材料受到一个拉伸应力时,会发生纵向(沿着拉伸方向)的拉伸应变和横向(垂直于拉伸方向)的收缩应变。
泊松比就是横向应变与纵向应变之间的比值。
数学表示如下:ν=−εt εl其中,ν表示泊松比,ε_t表示横向应变,ε_l表示纵向应变。
泊松比描述了材料在受到拉伸力作用时的变形情况。
当材料具有较高的泊松比时,拉伸时会有较明显的横向收缩现象;而当材料具有较低的泊松比时,拉伸时横向收缩现象较小。
4. 剪切模量和泊松比的计算剪切模量和泊松比可以通过实验测量或基于材料的力学性质计算得到。
4.1 实验测量实验测量剪切模量和泊松比的方法多种多样,常用的方法包括剪切试验和拉伸试验。
泊松比的定义

泊松比的定义泊松比是一种材料学中的重要物理量,它描述了材料在受力时的变形特性。
泊松比的定义可以简单地理解为材料在一个方向上受力时,会在垂直于这个方向的另一个方向上产生相应的变形。
本文将从泊松比的定义、计算方法、应用以及实验验证等方面进行介绍和探讨。
一、泊松比的定义泊松比是指材料在受力时,垂直于受力方向的变形与受力方向的变形之比。
具体来说,假设材料在 x 方向上受到一个应力σx,那么在 y 方向上会产生一个相应的应变,即εy。
泊松比ν的定义如下:ν = -εy/εx其中,εx 是材料在 x 方向上的应变。
负号表示 y 方向的应变与 x 方向的应变方向相反。
泊松比的取值范围是 0 到 0.5 之间,具体取决于材料的种类和性质。
二、泊松比的计算方法泊松比的计算方法主要有两种,分别是实验测量和理论计算。
1. 实验测量实验测量泊松比的方法一般是采用应变计和应力计相结合的方法。
首先,在材料上施加一个沿着 x 方向的应力σx,然后测量在 y 方向和 z 方向上的应变εy 和εz。
根据泊松比的定义,可以得到:ν = -εy/εx = -εz/εx因此,通过测量εy 和εz,就可以计算出泊松比ν的值。
2. 理论计算理论计算泊松比的方法主要是基于材料的弹性模量和剪切模量的关系。
假设材料的弹性模量为 E,剪切模量为 G,泊松比为ν,那么有以下公式:E = 2G(1 + ν)G = E/2(1 + ν)ν = (E/2G) - 1其中,E 和 G 是材料的物理量,可以通过实验测量得到。
通过这些公式,就可以计算出材料的泊松比ν的值。
三、泊松比的应用泊松比在材料学中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景: 1. 材料加工在材料加工过程中,泊松比的值对于预测材料的变形和应力分布非常重要。
例如,在拉伸过程中,泊松比可以帮助预测材料在横向方向上的收缩程度。
2. 地震学在地震学中,泊松比可以帮助预测地震波的传播速度和能量损失。
这对于地震预测和地震灾害的防范具有重要意义。
弹性系数的名词解释

弹性系数的名词解释弹性系数是力学中一个重要的概念,用于描述材料在受力时的变形特性。
它是指材料受力变形时,恢复到原始形状所需要的力的大小。
弹性系数在工程学、物理学、材料科学等领域有着广泛的应用和重要的意义。
弹性系数通常分为三类:弹性模量、剪切模量和泊松比。
下面我们分别来解释这三种弹性系数的概念和意义。
弹性模量是描述材料在受力后变形的性质。
它是指单位面积内的应力和相应的应变之比。
弹性模量可以用来衡量材料在受力时的“坚硬程度”。
例如,弹性模量越大的材料,受到相同力的作用后,变形程度越小,恢复能力越强。
这就是为什么某些材料,如钢铁和金刚石,非常坚硬而且不容易变形的原因。
弹性模量可以通过测量应力和应变的关系来确定。
常见的弹性模量有杨氏模量、剪切模量和体积模量。
剪切模量是衡量材料在受到剪切力作用时的变形能力。
它是指单位面积内的剪应力和相应的剪应变之比。
剪切模量越大,材料越难变形。
剪切变形是指物体形状的扭曲变化,如将一张纸对角线剪开后发生的变化。
在日常生活中,我们经常可以观察到剪切变形,比如橡皮筋被拉伸时的扭曲变形。
剪切模量的量值越大,材料越难扭曲变形。
泊松比是描述材料体积变化和形状变化之间关系的参数。
它是指材料在受力时,横向收缩与纵向伸展之比。
泊松比通常用希腊字母μ表示。
对于弹性固体至少部分的体积保持不变,泊松比在0.25到0.5之间。
泊松比的概念最早是由法国科学家西蒙·泊松提出的,他通过实验证实了不同材料在受力时的体积变化和形变之间的关系。
弹性系数的测量有很多方法。
一种常用的方法是通过应力和应变的测量,利用弹性模量的定义来获得材料的弹性特性。
此外,还可以使用仪器设备进行实验来测量和计算弹性系数。
在工程领域,研究人员也通过理论分析和模拟计算来估计和预测材料的弹性系数。
弹性系数在工程设计和材料选择中有着重要的应用价值。
通过了解材料的弹性特性,可以选择合适的材料用于特定的工程需求。
例如,在桥梁设计中,需要选取强度和刚度都足够的材料,以保证桥梁在荷载作用下不易变形和破坏。
材料力学弹性刚度知识点总结

材料力学弹性刚度知识点总结弹性刚度是材料力学中的基本概念之一,用于描述物体在受力作用下的变形程度。
在材料力学中,弹性刚度是指材料在受到应力时的抵抗程度,即材料对应变的响应能力。
1. 弹性模量(E)弹性模量是描述材料抵抗应力变形的性质,也称为杨氏模量。
它表示单位应力下材料相对应变的比例关系。
弹性模量越大,材料的刚度越高,即抵抗变形的能力越强。
2. 剪切模量(G)剪切模量是描述材料抵抗剪切应力变形的性质。
它表示单位剪切应力下材料相对剪切应变的比例关系。
剪切模量越大,材料的抗剪切能力越强。
3. 体积模量(K)体积模量是描述材料抵抗体积变化的性质。
它表示单位应力下材料相对体积变化的比例关系。
体积模量越大,材料的抗压能力越强。
4. 泊松比(ν)泊松比描述了材料在受到拉伸应力时的横向收缩情况。
它表示单位拉伸应力下材料横向相对应变的比例关系。
泊松比的取值范围在0到0.5之间,常见金属材料的泊松比一般在0.25左右。
5. 应力-应变关系弹性模量、剪切模量和体积模量都可以通过应力-应变关系来描述。
应力是单位面积上的力的大小,应变是物体长度(或体积)的相对变化。
对于各向同性的线弹性材料来说,应力和应变之间存在线性关系,即应力等于弹性模量与应变的乘积。
6. 弹性极限弹性极限是材料在弹性范围内承受应力的极限,超过该极限后材料会发生塑性变形。
弹性极限与材料的强度有关,但并不完全相同。
7. 弹性恢复当材料受到外力作用产生变形后,如果外力消失,材料会恢复到原来的形状和尺寸,这种现象称为弹性恢复。
总结:材料力学中的弹性刚度是研究材料变形行为的重要参数,它能够描述材料对应力的响应能力。
弹性模量、剪切模量、体积模量和泊松比等是常用的描述材料弹性性质的参数。
通过应力-应变关系,可以了解材料在弹性范围内的变形情况。
同时,弹性极限的存在也是材料弹性行为的重要参考。
请注意:以上内容是根据题目提供的「材料力学弹性刚度知识点总结」来撰写的文章,以总结的形式呈现。
材料弹性模量及泊松比

69
-
-
25
大理石
55
-
-
26
花岗石
48
-
-
27
石灰石
41
-
-
28
尼龙1010
1.07
-
-
29
夹布酚醛塑料
4〜8.8
-
-
30
石棉酚醛塑料
1.3
-
-
31
高压聚乙烯
0.15〜0.25
-
-
32
低压聚乙烯
0.49〜0.78
-
-
33
聚丙烯
1.32〜1.42
-
-
34
硬聚氟乙烯
3.14~3.92
-
0.34~0.35
横纹木材
(0.05〜0.1)X106
(0.45〜0.65)X105%
胶合板
(0.15〜1.2)X106
(0.3〜4.0)X105
层压板(纤维性)
(0.6〜1.0)X106
附注:1、对于各向同性的材料,在E和G之间存在着下列关系式G=E/{2(1+^)}2、※指当扭转时
玻璃
55
22
0.25
17
混凝土
14〜23
4.9〜15.7
0.1〜0.18
18
纵纹木材
9.8〜12
0.5
-
19
横纹木材
0.5〜0.98
0.44〜0.64
-
20
橡胶0.Βιβλιοθήκη 0784-0.47
21
电木
1.96〜2.94
0.69〜2.06
0.35〜0.38
22
岩土工程中的动力特性与地震响应分析

岩土工程中的动力特性与地震响应分析岩土工程是土壤和岩石在人类建设活动中的应用领域,涉及到地基工程、地下工程和地质工程等方面。
在这些工程中,了解岩土的动力特性并进行地震响应分析是非常重要的,它可以帮助工程师评估结构在地震发生时的抗震性能,以保障人们的生命财产安全。
一、岩土的动力特性岩土的动力特性是指在受到外力作用时,岩土体所表现出的力学性质和行为。
它包括了弹性模量、剪切模量、泊松比、阻尼比等指标。
1. 弹性模量弹性模量是岩土在受到外力影响下的变形特性指标。
它反映了岩土在应力作用下产生的变形程度,也可以用来描述其刚度。
弹性模量的大小与岩土的刚性有关,刚性越大,弹性模量也越大。
2. 剪切模量剪切模量是岩土在受到剪切力作用时变形特性的指标。
它反映了岩土在剪切过程中的变形能力,也可以用来描述其抗剪切性。
剪切模量的大小与岩土的抗剪强度有关,抗剪强度越大,剪切模量也越大。
3. 泊松比泊松比是描述岩土体材料变形特性的参数,用来表示岩土体在径向压缩应变时,轴向应变的比例关系。
泊松比的大小与岩土体的变形性质相关,变形能力越弱,泊松比也越小。
4. 阻尼比阻尼比是描述岩土在振动或地震荷载作用下能量损耗的指标。
它可以反映岩土的耗能能力和耗能效果,在地震工程中具有重要的作用。
阻尼比的大小与岩土体的波动特性有关,岩土体的耗能能力越高,阻尼比也越大。
二、岩土的地震响应分析地震响应分析是指对岩土体在地震荷载作用下产生的动力响应进行计算和分析。
通过地震响应分析,可以评估结构体在地震发生时的受力状况,以及结构的破坏程度。
1. 荷载输入地震荷载是地震响应分析的输入条件,它是指地震发生时作用在结构上的力。
地震荷载的大小与地震的震级和距离有关,需要详细的地震参数分析来确定。
2. 结构模型在进行地震响应分析时,需要将岩土体建立为数学模型。
这个模型可以通过有限元法等数值计算方法进行建立,以描述岩土体在地震作用下的变形和受力状态。
3. 响应分析响应分析是指对结构体在地震荷载下产生的变形和受力状态进行计算和分析。
砂质泥岩edem参数

砂质泥岩edem参数
砂质泥岩是一种由砂粒和粘土颗粒混合而成的岩石,通常具有
一定的孔隙度和水分含量。
而edem参数通常用于描述岩石的力学性
质和变形行为。
在砂质泥岩的研究中,edem参数可以包括岩石的弹
性模量、剪切模量、泊松比、内摩擦角等。
首先,弹性模量是描述岩石在受力作用下产生弹性变形的能力,它可以通过不同的试验方法来测定,例如压缩试验和超声波试验。
弹性模量的数值可以反映砂质泥岩的硬度和弹性特性。
其次,剪切模量是描述岩石抵抗剪切变形的能力,它也可以通
过实验来测定,剪切模量的数值可以反映砂质泥岩的抗剪性能。
泊松比是描述岩石在受力作用下体积变化与长度变化之间的关系,可以用来描述岩石的变形特性。
最后,内摩擦角是描述岩石抗剪强度的参数,它可以通过直接
剪切试验来测定,内摩擦角的数值可以反映砂质泥岩的抗剪性能。
综上所述,砂质泥岩的edem参数涉及岩石的弹性模量、剪切模
量、泊松比和内摩擦角等多个方面,这些参数可以帮助我们深入了解砂质泥岩的力学性质和变形行为,为工程和地质领域的应用提供重要参考。
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目录泊松比 (1)杨氏模量 (1)弹性模量 (2)剪切模量 (3)基本概念 (3)纤维复合材料层间剪切模量测试 (3)筑坝堆石料的剪切模量 (4)弹性模量和切变模量 (7)弹簧钢的切变模量取值 (8)泊松比法国数学家 Simeom Denis Poisson 为名。
在材料的比例极限内,由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值。
比如,一杆受拉伸时,其轴向伸长伴随着横向收缩(反之亦然),而横向应变 e' 与轴向应变 e 之比称为泊松比 V。
材料的泊松比一般通过试验方法测定。
可以这样记忆:空气的泊松比为0主次泊松比的区别Major and Minor Poisson's ratio主泊松比PRXY,指的是在单轴作用下,X方向的单位拉(或压)应变所引起的Y 方向的压(或拉)应变次泊松比NUXY,它代表了与PRXY成正交方向的泊松比,指的是在单轴作用下,Y 方向的单位拉(或压)应变所引起的X方向的压(或拉)应变。
PRXY与NUXY是有一定关系的: PRXY/NUXY=EX/EY对于正交各向异性材料,需要根据材料数据分别输入主次泊松比,但是对于各向同性材料来说,选择PRXY或NUXY来输入泊松比是没有任何区别的,只要输入其中一个即可杨氏模量杨氏模量(Young's modulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量,它是沿纵向的弹性模量。
1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。
根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,比值被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。
杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。
杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之一是工程技术设计中常用的参数。
杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义,还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。
测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等,还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术(微波或超声波)等实验技术和方法测量杨氏模量。
胡克定律和杨氏弹性模量固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。
如果外力后仍有残余形变,这种形变称为范性形变。
协强(ε):单位面积上所受到的力(F/S)。
协变(ζ)是指在外力作用下的相对形变(相对伸长DL/L)它反映了物体形变的大小。
胡克定律:在物体的弹性限度内,胁强于胁变成正比,其比例系数称为杨氏模量(记为Y)。
用公式表达为:Y=(F·L)/(S·△L)Y在数值上等于产生单位胁变时的胁强。
它的单位是与胁强的单位相同。
杨氏弹性模量是材料的属性,与外力及物体的形状无关。
弹性模量拼音:tanxingmoliang英文名称:modulusofelasticity定义:材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。
单位:达因每平方厘米。
意义:弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小。
弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。
它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标,相当于普通弹簧中的刚度。
说明:又称杨氏模量。
弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。
是物体弹性t变形难易程度的表征。
用E表示。
定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。
E以单位面积上承受的力表示,单位为牛/米^2。
模量的性质依赖于形变的性质。
剪切形变时的模量称为剪切模量,用G表示;压缩形变时的模量称为压缩模量,用K 表示。
模量的倒数称为柔量,用J表示。
拉伸试验中得到的屈服极限бb和强度极限бS ,反映了材料对力的作用的承受能力,而延伸率δ或截面收缩率ψ,反映了材料缩性变形的能力,为了表示材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度,在实际工程结构中,材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的,这是因为一旦零件按应力设计定型,在弹性变形范围内的服役过程中,是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。
一般按引起单为应变的负荷为该零件的刚度,例如,在拉压构件中其刚度为:式中 A0为零件的横截面积。
由上式可见,要想提高零件的刚度E A0,亦即要减少零件的弹性变形,可选用高弹性模量的材料和适当加大承载的横截面积,刚度的重要性在于它决定了零件服役时稳定性,对细长杆件和薄壁构件尤为重要。
因此,构件的理论分析和设计计算来说,弹性模量E是经常要用到的一个重要力学性能指标。
在弹性范围内大多数材料服从虎克定律,即变形与受力成正比。
纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量E,也叫杨氏模量。
弹性模量在比例极限内,材料所受应力如拉伸,压缩,弯曲,扭曲,剪切等)与材料产生的相应应变之比,用牛/米^2表示。
弹性模量:材料的抗弹性变形的一个量,材料刚度的一个指标。
它只与材料的化学成分有关,与其组织变化无关,与热处理状态无关。
各种钢的弹性模量差别很小,金属合金化对其弹性模量影响也很小。
剪切模量基本概念剪切模量:材料常数,是剪切应力与应变的比值。
又称切变模量或刚性模量。
材料的力学性能指标之一。
是材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值。
它表征材料抵抗切应变的能力。
模量大,则表示材料的刚性强。
剪切模量的倒数称为剪切柔量,是单位剪切力作用下发生切应变的量度,可表示材料剪切变形的难易程度。
纤维复合材料层间剪切模量测试随着纤维增强复合材料产品的广泛应用,且产品设计均采用计算机,特别是航天航空部门、军工产品,计算越来越精确,因此,对材料性能要求更全面,如要求测出复合材料层板的层间剪切模量G13,G23等性能。
根据我们的长期实践经验及理论分析,可以应用GB/T1456三点外伸梁弯曲法来测试复合材料层板的G13、G23等。
三点外伸梁弯曲法的特点是,可以用梁外伸端的位移(挠度)独立地计算出梁材料的弯曲弹性模量。
由梁当中的挠度及外伸端的位移(挠度)可以一次计算出梁材料的层间剪切模量,不必象文献等解联立方程,其优越性显著。
筑坝堆石料的剪切模量工开采的碎石(堆石料)是堆石坝主要的筑坝材料,为了较好地把握堆石料的等效动剪切模量和等效阻尼比特性,为堆石坝地震反应分析时的材料参数选取提供依据,笔者采用新研制的高精度大型液压伺服三轴仪[1],对若干堆石坝工程的十余种模拟堆石料进行等效动剪切模量与等效阻尼比试验,按统一的经验公式进行必要的参数换算或均化处理,给出了堆石料最大等效动剪切模量的估算式,并将其与国内外8座堆石坝现场弹性波试验深入比较,对各种堆石料的等效动剪切模量、等效阻尼比与动剪应变幅的依赖关系进行综合分析,给出试验的统计结果,建议了归一化等效动剪切模量与动剪应变幅以及等效阻尼比与动剪切应变幅关系的取值范围。
1试料与试验条件本文试验用料均为人工开采的堆石料,根椐实际工程设计级配要求和三轴仪试样直径模拟的试料级配曲线如图1所示。
其中,公伯峡堆石坝的3种主堆石料采用的是同一种级配曲线。
表1列出各试料的岩性、平均粒径、不均匀系数、初始孔隙比以及围压等试验条件。
除了瀑布沟和关门山堆石料外,其它堆石料的试验均在等向固结条件下进行,振动时采用不排水状态。
试样制备采用分层压实法,试验振动频率均为0.1Hz.土的非线性性质通常采用等效线性模型,即把土视为粘弹性体,用等效动弹模Eeq(或动剪切模量Geq)和等效阻尼比h这两个参数来反映土的动应力-应变关系的非线性和滞后性,并把它们表示为动应变幅的函数。
需要指出,试验中每级荷载振动12~15次,不同的加荷周次实测的应力-应变滞回曲线多少有一些差别,由此算出的等效动弹模和阻尼比也不完全一样。
因此,在分析整理试验成果时,轴向应变、等效动弹模以及阻尼比均以第3次至第10次的平均值给出。
2试验结果与分析2.1最大等效动弹模(Eeq)max的确定本文试验所测得最小轴向应变可信度为10-5量级,尽管试验数据中还有小于10-5的一些数据,但其离散度较大。
图2给出一组等效动弹模与轴向应变关系的实测结果。
以往的研究表明[2],砂、砾石、软岩无论是静力还是动力荷载条件下,当轴向应变小于10-5时均具有线弹性性质。
因此,如图2所示,本文按εa=10-6~10-5范围内堆石料呈线弹性假定推求最大等效动弹模(Eeq)max。
这种方法与现行的一些土工试验规范建议的方法不同,规范建议用1/Eeq与轴向应变εa关系在纵轴上截距的倒数求出最大等效动弹模。
事实上,这种方法基于双曲线模型的假定,对堆石料来说1/Eeq~εa并不一定满足直线关系,且在延伸实验数据时含有较多的不确定性或任意性。
2.2最大等效动剪切模量(Geq)max与平均有效应力ζm的关系实测最大等效动弹模(Eeq)max 与平均有效应力ζm在对数坐标下可以近似地直线关系,表示为 (Eeq)max=kζnm(1)式中:k是等效弹模系数,n是模量指数,Eeq和ζm的单位是kPa.为了便于比较,将最大等效动弹模(Eeq)max换算成最大等效动剪切模量(Geq)max,并引入F(e)以消除孔隙比的影响,于是最大等效动剪切模量可表示为[2~4](Geq)max=AF(e)ζnm(2)式中:A为等效剪切模量系数;e为孔隙比;F(e)=(2.17-e)2/(1+e)是孔隙比函数;(Geq)max为最大等效动剪切模量,(Geq)max=(Eeq)max/2(1+μ),其中泊桑比μ根据试验条件取值,即不排水状态取0.5.剪应变γ与轴向应变εa的关系为γ=εa(1+μ)(3)表2列出13种堆石料的等效弹模系数k、等效剪切模量系数A、模量指数n和孔隙比函数F(e).由表2可见,尽管这13种堆石料的岩性及风化程度、初始孔隙比和级配(包括平均粒径、不均匀系数)都有较大的差别,但模量指数n的变化范围大致在0.4~0.6之间,与文献[5]统计的8种粗砾料的结果一致。
而等效剪切模量系数A 的范围较大,从2000到10000之间变化。
图3汇总了本文所完成的13种堆石料的试验结果。
为了与现场弹性波试验结果比较,对所有试验数据再进行回归分析给出其平均线和上、下包线。
可以看出,平均模量指数为0.5,平均等效动剪切模量系数为7645.2.3现场弹性波试验与室内三轴试验结果比较70年代末80年代初,日本电力中央研究所对日本的5座不同岩质的堆石坝进行了弹性波试验并将其试验结果与室内大型三轴试验进行过比较[6-7],日本建设省土木研究所曾对三保和七宿两座堆石坝进行过现场弹性波试验和室内大型三轴试验[8-9]。