基于旋转硬化的结构性土统一硬化模型

发布时间：2021-02-11 10:58

　　结构性与诱发各向异性广泛存在于天然黏土中。结构性的存在会使原状土相较于重塑土有更高的强度,但随着受力变形的发生,结构性会逐渐被破坏;诱发各向异性则会使土体在受力变形过程中各方向模量发生改变;当两者同时发挥作用时,土体的应力应变关系将受到影响。这种现象在实际工程中应受到重视,否则将增加实际工程的风险。因此,建立能同时考虑结构性与诱发各向异性的本构模型具有重要意义。本文在结构性土统一硬化模型的基础上,引入旋转硬化,为模型屈服面添加一条能够旋转的对称轴,将结构性土统一硬化模型扩展为能够描述诱发各向异性的基于旋转硬化的结构性土统一硬化模型。并在此基础上,基于SMP准则,应用变换应力的方法将模型推广至三维应力空间。模型的演化规律表明本文所提模型能够光滑、连续地描述压缩和剪切时,结构性与旋转硬化的耦合影响。通过将结构性黏土的试验数据与模型预测进行对比,表明基于旋转硬化的结构性土统一硬化模型能够较合理地对结构性黏土的等向压缩、三轴压缩排水剪切及三轴压缩不排水剪切等力学行为进行预测。将所建模型编写为适用于Abaqus的Umat子程序,并通过模拟计算验证了其有效性。 

【文章来源】：北方工业大学北京市

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

研究路线图

北方工业大学硕士研究生学位论文102.3.1基于SMP准则的变换应力三维化方法在三轴压缩以外的应力路径中，岩土材料的强度和塑性模量往往会小于三轴压缩情况。为了描述岩土材料的这种特性，Yao等参考SMP（SpatiallyMobilizedPlane,空间滑动面）准则，应用变换应力的方法，将模型屈服面在π平面的形状由Mises圆改为内切于Mises圆SMP强度包线，对统一硬化模型进行了三维化[34]，图2-1为变换应力的示意图。王乃东等验证了这种三维化方法应用于各向异性土本构模型的合理性[41]。图2-1基于SMP准则的变换应力示意图2.3.2模型三维化真实应力状态(,,)和变换应力状态(,,)满足如下关系：=(2-50)=c(2-51)=(2-52)式中：c为SMP曲线在三轴压缩条件下的剪应力。根据SMP准则，c的表达式为：c=213√12312931(2-53)其中：1、2和3分别为第一、第二和第三应力不变量，可由主应力分别求得：

北方工业大学硕士研究生学位论文33图3-24应力路径对体应变的影响图3-25应力路径相关剪应力-体应变关系-0.00500.0050.010.0150.020.0250.030.0350.04-20020406080100120/kPav

【参考文献】：
期刊论文
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[9]原状土的剑桥模型和修正剑桥模型[J]. 李顺群,张建伟,夏锦红.  岩土力学. 2015(S2)
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硕士论文
[1]胶结结构性黏土的试验研究与本构建模[D]. 李晓强.北方工业大学 2017



本文编号：3029000