三轴土样应力应变试验结果的数值模拟

发布时间：2020-03-29 14:12

【摘要】：土的强度及变形性质研究一直是土力学和岩土工程的重要课题之一。土的本构模型已有很多,但绝大多数都是将三轴试验的土样作为单元体进行研究得到的。土作为一种结构性材料,在三轴试验中的不同阶段有不同的变形性质,传统的本构模型无法同时描述不同阶段的应力应变关系。本文通过数值模拟的手段,利用abaqus有限元软件对三轴试验中土样的应力应变关系进行模拟。应用简单的应力应变关系,证明了土中一点只有破坏和未破坏两种状态,同时表明土样是结构体,在破坏中和破坏后不能作为单元体研究。未破坏的土的应力应变关系表现为非线性,破坏后表现为土颗粒间的滑动摩擦即剪切带。将三轴试验土样的应力应变关系划分为破坏前、破坏和破坏后三个阶段。通过数值模拟三个阶段模型都表现出了不同的受力变形特性,未破坏时模型各点应力应变关系与整体基本相同,变形均匀;破坏阶段模型变形开始不均匀,土样整体变形是剪切带位移和剪切带外变形的综合表现;破坏后剪切带贯穿,变形主要来自于剪切带上下两侧相对位移。对土的应力应变关系的描述无需像传统的本构模型那样复杂。验证了基于扩展有限元和有限元极限平衡法得到的剪切带的扩展准则符合三轴试验中土的表现。在剪切带的扩展过程中,扩展有限单元法不需重新剖分网格,可以控制剪切带扩展速度。所得位移云图与带有全表面数字图像测量系统的三轴试验结果一致。模拟的剪切带的形态和倾角都符合试验结果。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU41

【参考文献】

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本文编号：2606083