中密实砂土的三剪统一剪胀性本构模型及ABAQUS的二次开发

发布时间：2017-10-01 17:16

  本文关键词：中密实砂土的三剪统一剪胀性本构模型及ABAQUS的二次开发

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【摘要】：剪胀性是砂土的最基本、最重要的性质之一,研究剪胀性的砂土本构模型有一定的研究意义。本文的主要内容就是同时考虑剪胀性与三剪统一屈服准则。以修正剑桥模型为基础,考虑中密实砂土的剪胀性对剑桥模型的修正,同时依据三剪统一强度理论来进一步修正破坏应力比,屈服方程,硬化参量等。之后依据力学原理,推导出新模型的弹塑性刚度矩阵就可以推导出一个基于三剪统一强度理论并且包含砂土性质的新本构模型。以江西南昌地区砂土作为研究对象本文对研究对象进行了大量的三轴试验,着重进行了固结不排水三轴试验以及固结排水三轴试验。实验结果不仅能体现南昌地区砂土的特点,同时还能够验证新模型的部分正确性。介绍了利用ABAQUS用户自定义材料子程序接口(UMAT),使用Fortran语言编写出了砂土的三剪统一剪胀性本构模型的有限元子程序,模拟了三轴试验在不同排水条件下的应力应变等曲线。将模拟结果与试验数据进行对比,再次验证新模型的使用性。利用二次开发后的ABAQUS软件进行真三轴模拟试验讨论中主应力影响系数b的影响。在不排水条件下,随着中主应力影响系数增加,峰值应力会有小幅度的增加。但影响不大。而在排水条件下,应力应变曲线变化阶段的增长速率会随着中主应力影响系数b的增加而更快,然而在稳定时变化不大。
【关键词】：砂土剪胀性 三剪统一强度理论 弹塑性本构关系 三轴实验 ABAQUS二次开发
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU441
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 研究现状10-18
• 1.2.1 国外学者对于剪胀性的研究现状10-13
• 1.2.2 国内学者对于剪胀性的最新研究13-16
• 1.2.3 三剪统一强度理论研究现状16-17
• 1.2.4 二次开发的研究现状17-18
• 1.3 本文研究的主要内容18
• 1.4 本文的创新点18-20
• 第2章 三剪统一强度理论简介20-23
• 2.1 概述20
• 2.2 三剪统一强度理论的简介与解析20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 中密实砂土的三剪统一剪胀模型23-32
• 3.1 概述23
• 3.2 基于剑桥模型的剪胀性砂土本构模型23-26
• 3.2.1 修正剑桥模型简介23-24
• 3.2.2 对修正剑桥模型关于剪胀性的修正24
• 3.2.3 状态参量的引入24-26
• 3.3 对砂土的剪胀性剑桥模型的进一步修正26-31
• 3.3.1 三剪统一强度准则表达式转换26-28
• 3.3.2 对于破坏应力比进行修正28-29
• 3.3.3 修正塑性势函数29
• 3.3.4 修正屈服函数29-30
• 3.3.5 修正硬化参量30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 砂土的三剪统一弹塑性本构关系32-42
• 4.1 概述32
• 4.2 砂土的三剪统一弹塑性本构模型32-41
• 4.2.1 弹性刚度矩阵32-33
• 4.2.2 塑性势函数梯度的计算33-38
• 4.2.3 弹塑性刚度矩阵的计算38-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第5章 砂土的常规三轴试验42-60
• 5.1 概述42
• 5.2 三轴试验仪的简介42-43
• 5.3 三轴试验的类型43
• 5.4 本试验的设计方案43-50
• 5.4.1 土体的颗粒级配44-46
• 5.4.2 制备土样的准备工作46-47
• 5.4.3 等向固结压缩以及等向固结回弹试验47-48
• 5.4.4 砂土土样的制备的方法48-50
• 5.4.5 试验误差分析50
• 5.5 试验结果分析50-59
• 5.5.1 固结不排水试验(CU)结果50-57
• 5.5.2 固结排水试验(CD)结果57-59
• 5.6 本章小结59-60
• 第6章 ABAQUS二次开发UMAT子程序应用算例与三轴试验的对比60-74
• 6.1 概述60
• 6.2 ABAQUS的二次开发60-61
• 6.2.1 ABAQUS简介60-61
• 6.2.2 ABAQUS用户材料定义子程序接口介绍61
• 6.2.3 砂土的三剪统一剪胀性本构模型UMAT编写61
• 6.3 参数的说明以及标定61-62
• 6.4 砂土ABAQUS模型的建立以及与常规三轴压缩试验结果的对比分析62-71
• 6.4.1 砂土三维实体模型的建立62-63
• 6.4.2 不排水条件下模拟曲线与常规三轴试验曲线的对比63-68
• 6.4.3 排水条件下模拟曲线与常规三轴试验曲线的对比68-71
• 6.5 真三轴试验模拟及中间主应力影响系数b的讨论71-73
• 6.6 本章小结73-74
• 第7章结论与展望74-76
• 7.1 结论74-75
• 7.2 不足及展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79

【参考文献】

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本文编号：954682