适用于各向异性边界面塑性模型的隐式积分算法

发布时间：2020-07-11 04:38

【摘要】：为了描述嵌入式海洋工程结构在海洋环境中复杂的动力特性，已建立了适用于饱和黏土循环稳定与退化的各向异性边界面塑性模型。该模型基于无弹性域概念和临界状态理论，采用各向同性、运动硬化准则和旋转的边界面，并引入表征土体结构损伤和重塑程度的损伤变量以反映循环载荷作用下饱和黏土的各向异性、刚度及强度软化和塑性变形累积等特征，代表了一类较为广泛的边界面塑性模型。然而，二维本构模型无法反映真实应力空间中土体的强度和变形。因此，需先对模型进行三维化，开发出合理的积分算法并将其嵌入有限元软件中，才能用于数值计算。 为了实现上述模型在ABAQUS软件中的计算，所做工作主要如下：首先，针对该模型对简单加载工况考察的不足，基于重塑Weald黏土、高岭土及SanFrancisco Bay mud的不排水静三轴加载试验进行了数值模拟，验证了该模型不仅能够描述饱和黏土的循环动力特性，也能较好地反映简单加载下等压及偏压固结土体的变形及强度响应；其次，采用广义Mises准则将适用于饱和黏土循环动力分析的边界面塑性模型推广到三维应力状态，修正了传统隐式积分回映算法，建立了该模型的完全隐式积分格式，实现了其在ABAQUS软件中的开发，并采用不同的增量步长对等压和偏压固结土体不排水静、动三轴试验进行了模拟和预测。结果表明，修正的隐式回映算法能够用于该类边界面模型，且对于较大的应变增量步长，该积分格式仍具有较高的精确性和稳定性；最后，为了修正广义Mises三维化模型高估土体三轴拉伸强度的不足，采用基于SMP准则的变换应力法，推导出了变换矩阵，继续对该模型进行三维化，并对K0固结土体单调及循环载荷试验进行数值模拟，对比可得变换应力法三维化的各向异性边界面塑性模型能够较合理地模拟土体的动力特性，且在三轴拉伸状态下的强度与试验数据吻合更好。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU435;P75
【图文】：

大小不同的应变增量1 2 。每一对试探应变增量 1 是把该对 细分为1000个增量步施加计算得到的。基采用隐式映射回归积分算法建立的等误差线图如下：

【参考文献】

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本文编号：2749970