滑移线

数理科学术语

在塑性状态下，平面应变问题中，模型的任意一点(可以想象成单元都存在着两个相交的剪切破坏面，方向跟主应力迹线的方向有关，将各点的破坏面连接起来可以得到两簇曲线，也就我们说的应力特征线，简称滑移线。

简介

材料在屈服时，试样表面出现的线纹称为滑移线。

滑移线理论是二十世纪20年代至40年代间，人们对金属塑性变形过程中，光滑试样表面出现“滑移带”现象经过力学分析，而逐步形成的一种图形绘制与数值计算相结合的求解平面塑性流动问题变形力学问题的理论方法。这里所谓“滑移线”是一个纯力学概念，它是塑性变形区内，最大剪切应力)等于材料屈服切应力(k)的轨迹线。

滑移线与滑移线场

变形体处于塑性平面应变状态时，在塑性流动平面上(塑性区)各点的应力状态均满足屈服准则，而且过任一点P都存在两个相互正交的第一、第二剪切方向。一般来说，这两个方向将随P点的位置而变化。当P点的位置沿最大切应力方向连续变化时，则得两条相互正交的最大切应力方向的轨迹线，即称为滑移线。滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。将P点沿第一剪切方向所得的滑移线称为线，沿第二剪切方向所得的滑移线称为线。由于过塑性区内任一点均可引出两条相互正交的滑移线，从而可构成滑移线网络，它们布满于塑性区，形成滑移线场，如图1。

研究发展

在岩土稳定性分析的工程实践中，几乎没有例外地都采用极限平衡法。对于边坡一般采用条分法，条分法是1916年由瑞典人彼德莱提出的，后经过费伦纽斯、泰勒等人的不断改进，计算方法已日趋完善，其基本出发点都是一样的，就是假定岩土是理想塑性材料，把土条作为一个刚体，按极限平衡的原则进行受力分析，完全不考虑土体本身的应力应变关系。各种方法最大的不同之处仅仅在于对相邻岩土条之间的内力作不同假定，也就是如何增加已知条件使超静定问题变成静定问题。这些假定的物理意义不一样，所能满足的平衡条件也不相同，分析结果也就相差较大。

传统的滑移线理论，只适合于平面应变或轴对称问题，该理论比起极限平衡理论更严密一些，是岩土材料的一个重要理论。通过研究现有的平面应变滑移线理论，我们可以发现，现在的理论均是基于刚塑体的Prandl -Reuss假设，假定岩土中所有点均达到破坏状态，不考虑岩土的变形过程，认为岩土是刚塑性材料，破坏以后可以无限地流动，只对岩土最后破坏状态进行研究，由静力平衡微分方程和强度准则联合求解岩土应力及特征线。这方面的专著和论文也不少，说明该理论在岩土界很受重视，但除个别情况外，一般不可能通过特征线得出理论解，大部分问题只能用差分法求解。而关键的问题是还没有象有限元法这样通用的差分法程序，只能针对具体问题编制相应程序。所以除进行科学研究外，很少有人会用差分法按传统的滑移线理论去求解实际岩土问题。

在微型计算机飞速发展的今天，有限元方法的通用性和成熟性，边坡的稳定性问题应该转向用有限元方法分析，弹塑性有限元方法不仅考虑了岩土的静力平衡条件，而且考虑了岩土的应力应变关系。尽管有人会说岩土材料的应力应变关系复杂，其力学参数很难准确地获得，这对分析结果会产生很大的影响。但弹塑性有限元分析结果，至少能保证岩土内各点满足静力平衡和破坏条件，而条分法不能严格地满足静力平衡和破坏条件。利用有限元分析边坡稳定性，能够揭示出边坡可能受损或破坏的部位、应力及应变的分布和大小，确实具有常规方法不可达到的优点。因此，弹塑性有限元分析结果肯定会更有说服力。

但关键是如何利用有限元分析结果得出边坡稳定性指标，用一个什么样指标来评判边坡稳定性;边坡破坏时，如何用有限元结果确定滑移面或潜在滑移面，暂无好的解决办法。因此，张国祥等针对以上问题进行研究，建立一套比传统滑移线(特征线)理论更严密、更普遍的潜在滑移线理论，根据潜在滑移线理论，用有限元分析结果建立一套确定边坡潜在滑移面和评判边坡稳定性的新方法，并编制了通用弹塑性有限元程序、前后处理程序和潜在滑移线求解程序。

滑移线的主要特性

对于理想刚塑性材料处于塑性平面应变状态’下，塑性区内各点的应力状态不同其实质只是平均应力不同，而各点处的最大切应力K为材料常数。

沿滑移线上各点的平均应力的变化规律由著名的亨盖应力方程来描述，即

亨盖应力方程是滑移线场理论中很重要的公式，滑移线场的若干特性可直接或间接地由它导出。

当沿族(或族)中的同一条滑移线移动时，（或）为常数。只有当一条滑移线转到同族的另一条滑移线时，（或）值才改变。

在任一族中的任意一条滑移线上任取两点，则可导得

由式可得出以下几点结论:

（1）若滑移线场已经确定，且已知一条滑移线上任一点的平均应力，则可确定该滑移线场中各点的应力状态。

（2）若滑移线为直线，则此直线上各点的应力状态相同。

（3）如果在滑移线场的某一区域内，两族滑移线皆为直线，则此区域内各点的应力状态相同，称为均匀应力场。

全国各地天气预报查询

上海市