應(yīng)力與應(yīng)變課件.ppt

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1、第七章地質(zhì)構(gòu)造分析的力學(xué)基礎(chǔ)地質(zhì)構(gòu)造是巖石變形的產(chǎn)物。巖石變形是在外力作用下，內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對位移的結(jié)果。要深入研究構(gòu)造發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律及其形成機(jī)制，需要學(xué)習(xí)和了解有關(guān)巖石變形的力學(xué)基礎(chǔ)知識。7/30/20211構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講第一節(jié)應(yīng)力分析一、面力和體力1.力：物體相互間的一種機(jī)械作用，它趨向于引起物體形態(tài)、大小或運(yùn)動狀態(tài)的改變。2.接觸力：物體與物體間的作用力3.面力：作用在物體表面的接觸力4.集中力：接觸面積與物體邊界面積比量級很小時，即集中力5.體力：非接觸力作用在物體內(nèi)部每一支點(diǎn)上時，為體力7/30/20212構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講二、外力和內(nèi)力1.外力：外界物體向被研究

2、物體施加的作用力2.內(nèi)力：外力作用引起的物體內(nèi)部各部分之間的相互作用力。內(nèi)力—外力，是個相對概念。內(nèi)力外力。　視研究對象而定．內(nèi)力可能是均勻分布的，也可能不是，為了便于度量和研究，提出了“應(yīng)力”的概念。其分析方法—截面法。7/30/20213構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講截面法：在考慮研究對象內(nèi)部某一截面的內(nèi)力時，可設(shè)想沿此截面將物體截開，并將其中的一部分移去，但仍保留其對另一部分的作用力，然后考慮被保留部分的平衡，則可計算出該截面上的內(nèi)力。三、截面上的應(yīng)力、正應(yīng)力、剪應(yīng)力7/30/20214構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講應(yīng)力－單位面積上的內(nèi)力。??內(nèi)力/面積?P/Ｆ??dP/dF7/30/20215構(gòu)

3、造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講一般地，應(yīng)力是矢量。當(dāng)P不垂直于Ｆ時，有：正應(yīng)力垂直于被作用面Ｆ的應(yīng)力，用?表示剪應(yīng)力平行于被作用面Ｆ的應(yīng)力，用?表示應(yīng)力的符號約定：正應(yīng)力以擠壓為正、以拉張為負(fù)；剪應(yīng)力以逆時針方向?yàn)檎?、以順時針方向?yàn)樨?fù)。（用圖表示）7/30/20216構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講四、應(yīng)力單位及換算國際單位為帕斯卡—帕（Pa），即N/m27/30/20217構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講五、一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力矢量（Ｐ）是與截面聯(lián)系在一起的．通過地殼巖石中的任何一點(diǎn)（m），可作出無數(shù)個截面，因而存在無數(shù)個應(yīng)力矢量．故地塊中某一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)是不能用一個簡單的矢量來表示的．7/30/20218構(gòu)造地質(zhì)

4、學(xué)—郝建民主講一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，在直角坐標(biāo)系中可以近似地看成是一個無限微小的正六面體單元體。σxτxyτxzτyxσyτyzτzxτzyσzσxσyσzσxyσyzσzxσ剪應(yīng)力互等定理7/30/20219構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講剪應(yīng)力互等定理－兩個正交截面上的剪應(yīng)力，其數(shù)值大小相等、方向共同指向截面交線或背離兩截面交線．即數(shù)值相等，符號相反．——此又稱為剪應(yīng)力成對定理．7/30/202110構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講六、主應(yīng)力、主方向、主平面彈性力學(xué)可以證明：對于給定的一個單元體，總能夠找到這樣一種取向：單元體表面上的剪應(yīng)力分量都為零，即三個正交截面上沒有剪應(yīng)力作用而只有正應(yīng)力作用，這種情況下

5、的正應(yīng)力稱為該點(diǎn)的主應(yīng)力，分別以?1、?2、?3表示。主應(yīng)力?1?2?37/30/202111構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講?1＞?2＞?3其中：?1、?2、?3分別代表最大、中間和最小主應(yīng)力。主方向：主應(yīng)力的方向主平面：主應(yīng)力所在截面（垂直于主應(yīng)力的平面）7/30/202112構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講應(yīng)力橢球體應(yīng)力橢球體：σ1—最大壓（最大拉）應(yīng)力軸；σ2—中間應(yīng)力軸；σ3—最小壓（最小拉）應(yīng)力軸故：σ1＞σ2＞σ37/30/202113構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講常見的應(yīng)力狀態(tài)：單軸應(yīng)力狀態(tài)：一個主應(yīng)力不為零，其余兩個均為零雙軸應(yīng)力狀態(tài)：一個主應(yīng)力為零，其余兩個均不為零三軸應(yīng)力狀態(tài)：三個主應(yīng)力均不為

6、零，且σ1＞σ2＞σ37/30/202114構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講二維應(yīng)力分析和應(yīng)力莫爾圓7/30/202115構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講………3-6………3-7……..3-127/30/202116構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講當(dāng)θ=0o時，τθ=0當(dāng)θ=90o時，τθ=0（2θ=180o）當(dāng)θ=45o時，τθ達(dá)最大值（2θ=90o）即：說明：與主應(yīng)力呈45o的面上剪應(yīng)力最大，易產(chǎn)生剪切面………3-8當(dāng)θ=0時，cos2θ=1；σθ=σ1（最大）；σ2不起作用說明：垂直該面的應(yīng)力對該面作用最大，平行該面的應(yīng)力對該面無作用討論：(1)(2)7/30/202117構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講應(yīng)力莫爾圓以?為

7、橫坐標(biāo)軸和?為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系中的一個圓的方程式，這個圓稱為應(yīng)力莫爾圓。圓心為半徑為7/30/202118構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝建民主講應(yīng)力莫爾圓的物理意義：（1）當(dāng)θ=0?時，?θ=?1，?θ=0；（2）當(dāng)θ=90?時，?θ=?2，?θ=0；（3）當(dāng)θ=45?或135?時，?θ=最大值，為(?1-?2)/2；（4）當(dāng)?1=?2，?=0時，為均壓無剪應(yīng)力；在三維狀態(tài)中，當(dāng)?1=?2=?3時，為靜水壓力。7/30/202119構(gòu)造地質(zhì)學(xué)—郝