《应力与应变》PPT课件

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1、第七章地质构造分析的力学基础地质构造是岩石变形的产物。岩石变形是在外力作用下，内部质点发生相对位移的结果。要深入研究构造发生、发展的规律及其形成机制，需要学习和了解有关岩石变形的力学基础知识。10/27/20211构造地质学—郝建民主讲第二节应变分析基础10/27/20212构造地质学—郝建民主讲本节主要内容变形、位移和应变的概念旋转应变与非旋转应变递进变形、全量应变与增量应变岩石的变形阶段影响岩石力学性质的外部因素10/27/20213构造地质学—郝建民主讲一、变形和位移1．变形：岩石的初始状态、方位和位置的改变就是变形。岩石变形的五种方式：按变形后的状态

2、可分为均匀变形与非均匀变形10/27/20214构造地质学—郝建民主讲2．位移变形岩石内部质点初始位置到终止位置之间的移动距离就是位移。岩石发生位移的四种方式平移旋转(虚线为可能的路径）形变体变P0P1P0P0P0P1P1P1平移、旋转、形变和体变10/27/20215构造地质学—郝建民主讲位移的基本形式：平移、旋转、形变、体变平移、旋转：改变坐标，不改变形态（内部各质点相对位置不变）形变、体变：改变形态和体积（内部各质点相对位置改变）10/27/20216构造地质学—郝建民主讲二、变形的度量——应变物体的变形程度用应变来度量，物体在某一时刻的形态与早先的

3、形态（一般指初始状态或未变形的状态）之间的差别就是物体在该时刻的应变。应变的一般情况原始状态原始状态原始状态挤压拉伸剪切10/27/20217构造地质学—郝建民主讲1、线应变：变形前后物体中线段的相对伸长或缩短称为线应变。L0L1e=(L1-L0)/L0e—伸长为正；缩短为负10/27/20218构造地质学—郝建民主讲在拉伸或压缩情况下，变形物体不仅会在拉伸或压缩方向上（纵向上）产生变形，而且在与之垂直的方向上（横向上）产生应变（e0）。e0=b/b0，b=b-b0e=(L1-L0)/L0e—伸长为正；缩短为负L0L1b1b010/27/20219构造地

4、质学—郝建民主讲在弹性应变范围内，横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一个常数。称为泊松比。属于物质的一种物理常数，与外力无关。=

5、e0/e

6、e=(L1-L0)/L0e—伸长为正；缩短为负L0L1b1b010/27/202110构造地质学—郝建民主讲这种线应变表示的拉伸变形，伸长了60％，e变化范围从-1（强烈压缩）→0（长度没有变化）→∞（极度伸长）平方长度比λ是应变测量中常用量，为同一线段在变形前、后长度之比的平方：10/27/202111构造地质学—郝建民主讲线应变实例10/27/202112构造地质学—郝建民主讲线应变计算的地质实例箭石原来长度（l

7、0）82mm拉长箭石长度（l1）185mme=1.25伸长率125％λ=(1+e)2=5.06箭石化石不仅被拉长了125％，而且化石周围岩石也被拉长了125％10/27/202113构造地质学—郝建民主讲2.剪应变L1L0L变形前相互垂直的两条物质线，变形后其夹角偏离直角的改变量称为角剪应变()，其正切称为剪应变。=tan边长为单位长度的正方形相邻两边发生的剪应变10/27/202114构造地质学—郝建民主讲3．主应变和应变主方向在均匀变形条件下，通过变形物体内部任意点总是可以截取一个体积微小的立方体，其三对相互垂直的表面上都只有线应变而无剪应变，

8、这三对相互垂直的截面就是该点的主应变面，其上的线应变称为主应变，其方向称为应变主方向或主应变轴，平行于最大伸长方向者称为最大应变主方向1或最大主应变轴A，平行于最大压缩方向者称为最小应变主方向3或最小主应变轴C，介于其间的为中间应变主方向2或中间主应变轴B。10/27/202115构造地质学—郝建民主讲三、应变椭球体应变椭球体设想在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体，该球体变形而成的椭球体可以用来描述岩石的应变状态，这个椭球就是应变椭球体。圆截面圆截面213（A或X）（C或Z）（B或Y）10/27/202116构造地质学—郝建民主讲应变椭球的意义1

9、代表最大延伸方向（物质运动方向），平行于构造岩中的拉伸线理方向；擦痕方向。10/27/202117构造地质学—郝建民主讲应变椭球的意义与1垂直的面为一个张性面（YZ面），是张节理发育的方向。10/27/202118构造地质学—郝建民主讲应变椭球的意义与3垂直的面（XY面)是一个挤压面，包括褶皱面。XY面10/27/202119构造地质学—郝建民主讲应变椭球的意义应变椭球体的圆切面为无伸缩面。无伸缩面与3之间为收缩应变区，岩石遭受到挤压变形；无伸缩面与1之间为拉伸应变区，岩石遭受到拉伸变形。10/27/202120构造地质学—郝建民主讲旋转应变与非旋转

10、应变根据应变主轴方向的物质线在变形前后平行与否，可把