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俞茂宏:岩石强度理论及其应用

发布时间:2019-05-10 14:05 来源:未知 编辑:admin

  自然界和岩石工程中的岩石材料大多处于复杂应力作用下,因此需要研究岩石在复杂应力状态下破坏规律的强度理论。

  目前岩石力学应用最多的是德国莫尔(Mohr)教授于1900年提出的莫尔-库仑(Mohr-Coulomb)强度理论和霍克-布朗(Hoek-Brown)强度准则。在国内外大多数的岩石力学教科书中,主要介绍这两个准则。但是这两个准则都只考虑了岩石的三个主应力中的两个,即大主应力和小主应力,而没有考虑中间主应力。因此,世界各国岩石力学专家对岩石的中间主应力效应进行了大量研究。

  著名岩石力学专家澳大利亚学者耶格(Jaeger)和库克(Cook)的《岩石力学基础》著作中就专门指出了这一点,并认为解决中间主应力效应问题具有重大的实际意义。日本东京大学茂木(Mogi)教授研制了真三轴试验机,对岩石的中间主应力效应进行了长达十余年的研究,为岩石中间主应力效应的确定作出了重大贡献。中国科学院武汉岩土力学研究所许东俊、李小春和中国地震局耿乃光也进行了大量研究。中国人民解放军总参谋部工程兵科研三所还研制了可以进行拉伸的真三轴试验机,对一种类似岩石材料进行了试验,他们肯定了试验结果与双剪强度理论的一致性。大连理工大学进行了海洋冰的三轴试验,清华大学进行了高强度混凝土的复杂应力试验,他们的结果都与莫尔-库仑强度理论不符,而与双剪强度理论相符。中国科学院武汉岩土力学研究所制造了Mogi式真三轴试验机,对黄河上游拉西瓦水电站的花岗岩进行了真三轴试验,结果与双剪强度理论相符。大量理论和试验研究表明,莫尔-库仑强度理论已经不能满足实际需要。

  1985年,广义双剪强度理论发表在了《中国科学》上,1991年进一步发展为统一强度理论。统一强度理论的系列化极限面覆盖了从内边界到外边界的全部区域,并且它们的表达式是线性的,较为简单,既可以用于手工计算分析,也可以用于计算机数值分析。统一强度理论已在国内外得到了较多的应用,孙钧院士、王思敬院士、钱七虎院士、谢和平院士、蔡美峰院士,以及德国《应用数学和力学》主编Altenbach等都把统一强度理论写入他们的学术著作中,《中国水利百科全书》第二版将统一强度理论作为条目收录其中。在岩石力学中用统一强度理论代替莫尔-库仑强度理论已经较为成熟。

  《岩石强度理论及其应用》主要讨论岩石强度理论,包括统一强度理论(两参数)和三参数统一强度理论的理论研究,它们的特点是都可以得到一系列结果,可以适合于不同的材料和结构。

  俞茂宏,祖籍浙江省宁波市,1934年11月出生于江苏省镇江市。1951~1955年就读于浙江大学,毕业后历任西安交通大学助教、讲师、副教授、教授。长期从事材料强度理论和结构强度理论的研究。俞茂宏提出的双剪力学模型、双剪强度理论和统一强度理论已被国内外学者大量引用和应用,并且每年在很多大学有关课程的教学中得到应用,受到大学生和研究生的广泛欢迎,取得了良好的社会效应。统一强度理论已被写入《中国水利百科全书(第二版)》《工程力学手册》《土力学词典》《力学史》《材料力学》《工程力学》《塑性力学》等300多部专著和教材,成为有关学科知识创新的一项重要内容。该理论也成为第一个被写入基础力学教科书的中国人的理论。

  俞茂宏的其他著作有《材料力学》(高等教育出版社,2015年3月)、《双剪理论及其应用》(科学出版社,1998年)等。

  统一强度理论是创新的基础技术理论,它在各个领域的应用呈现出十分广泛的前景。其特点是既可方便地应用于解析求解,也可应用于计算机数值分析;它的应用所得出的结果是系列化的,可以适合于各种不同的材料和结构;它的工程应用可以取得十分显著的经济效益。统一强度理论已被广泛应用于工程力学、材料力学、塑性力学、土力学、岩石力学、金属力学、岩土塑性力学以及土木工程、水利工程、岩土工程、机械、军工等工程问题的研究。

  俞茂宏于2011年获得国家自然科学奖二等奖,2015年获得何梁何利基金科学与技术进步奖数学力学奖。俞茂宏在古建筑结构力学、大型发电机的基座电磁振动和隔振技术方面也取得了重要成果。

  岩石强度理论是岩石力学和岩土工程分析的重要基础。本书介绍岩石在单轴、双轴和多轴条件下的强度性质,系统总结各种岩石强度理论,并阐述岩石统一强度理论、三参数统一强度理论和非线性统一强度理论。统一强度理论是基础理论创新的重大成果,是对沃伊特-铁木辛柯百年难题的破解,具有重大的理论意义和工程实践意义。

  《岩石强度理论及其应用》可为岩石力学和岩土工程相关领域的研究人员、工程技术人员和高等院校师生提供研究参考。

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