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基于广义热力学基本理论,通过考虑塑性剪切变形产生的能量一部分以塑性自由能的形式储存,并且该部分自由能与超固结度相关,结合修正剑桥模型的热力学函数形式建立了适用于超固结土的自由能函数和耗散函数。该耗散函数与当前应力状态无关,相关联流动法则仍然适用。由建立的耗散函数和自由能函数,推导了弹塑性本构关系的屈服函数、流动法则、硬化定律。通过4种不同超固结土的试验结果和计算结果进行比较,验证了模型的合理性。 相似文献
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在岩土破损力学基础上,基于微观破损机制,提出了考虑各向异性的结构性砂土本构理论。采用Lade-Duncan强度准则考虑中主应力对抗剪强度的影响;采用考虑颗粒排列组构的各向异性状态变量A反映各向异性对土体强度和变形的影响;通过相似扩大重塑土的屈服面反映结构性对土性的影响;通过引入非相关联流动法则考虑各向异性和结构性对土体塑性变形的影响。同时,将基于微观力学机制的损伤演化规律引入结构性土的硬化规律;该硬化规律同时考虑了塑性体积应变和剪切应变对各向异性结构性土强度的影响。然后将该模型用于模拟室内三轴压缩试验,初步验证了该模型的合理性和适用性。 相似文献
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在对人工制备结构性土样等应力比压缩试验结果分析基础上,确定出结构性土体初始屈服面形状和土体初始屈服后塑性应变增量的方向,推导出结构性土体屈服函数的表达式;硬化参数采用塑性功的函数,根据三轴排水剪切试验结果确定出土体的硬化规律。由此构建能反映土体结构性的弹塑性硬化本构模型,并用试验进行了验证。本文提出一种基于试验的建模方法,不依赖经典塑性力学理论的正交流动规则,并建立可考虑土体结构性影响的本构模型,对土体结构性研究具有借鉴意义。 相似文献
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土的三重屈服面应力应变模型在国内有一定的影响力,它把土的塑性应变分成3部分,每一部分对应一个屈服面,分别为压缩屈服面、剪切屈服面和剪胀屈服面,从而在一定程度上反应了土的基本特性。但它在由三轴压缩应力状态向其它应力状态转化时,塑性系数需要重新确定,比较繁琐。而SMP准则能合理反映土的破坏特性,在国际上有一定的影响力。借用应力变换三维化方法,通过把土的三重屈服面应力应变模型和SMP准则相结合,使得原有的模型在不做任何假设的条件下,采用统一的塑性系数,由三轴压缩应力状态简单地转化到一般应力状态,并且能够考虑应变的分叉特性,能合理地预测已有的试验数据。 相似文献
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堆石料的应力-应变曲线具有应变硬化和软化的特性,并且体积变形会伴随着剪缩和剪胀现象的发生;此外,应力水平、应力路径和密度等因素均会对堆石料的力学特性产生显著的影响。基于临界状态土力学的理论框架,建立了适用于堆石料的分数阶下加载面模型,该模型为典型的双屈服模型。在平均主应力p-剪应力q平面,剪切过程中堆石料当前应力状态点和参考应力点分别位于下加载面和参考屈服面上,两者之间的相对位置与孔隙比之差ρ相关。相比于状态参量Ψ,ρ能够额外考虑应力路径对堆石料剪胀特性的影响。新模型的另一个显著特点在于能够考虑堆石料塑性流动方向与加载方向之间的差异性。在不引入塑性势函数的情况下,新模型对屈服函数进行Caputo微分并得到分数阶塑性流动法则,进而统一描述相关联和非相关联的塑性流动法则。新模型具有形式简单且参数较少等优点,所包含的7个材料参数均具有明确的物理意义,并且可以采用常规的室内试验结果进行标定。通过将模型计算结果与Tacheng堆石料在不同初始孔隙比和围压条件下的三轴压缩排水试验结果进行对比分析,结果表明新模型能够准确地描述堆石料的应力-应变曲线和体积变形特点;同时,新模型也能够合理地描述初始孔隙比对堆石料在e-lnp平面(e为孔隙比)临界状态线的影响。 相似文献
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从热力学定律出发,利用自由能函数和耗散函数,通过严格的理论推导得到屈服函数、流动法则和硬化规律。在临界状态模型的框架内,将基于热力学基础的各向异性模型和特定的旋转硬化规律结合起来,提出了一种新的处理方法用来模拟密砂在三轴试验中的变形曲线。给定多组模型参数,计算排水和不排水三轴试验,并简单讨论了模型参数对曲线规律的影响,结果表明这种方法是有效的。通过屈服面在变形不同阶段采用不同的旋转方向,能够考虑密砂的复杂试验曲线特征,又由模型的热力学基础保证了屈服面和剪胀函数的协调。这种方法确定的模型结构严密,适应性强,可以描述大范围土体的特性,且简单易于使用。 相似文献
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模拟土体本构特性的热力学方法 总被引：4，自引：1，他引：3
简要介绍了建立岩土材料弹塑性本构模型的热力学方法。它不仅具有紧凑的数学结构,而且自动满足热力学定律,仅从两个热力学势函数,即自由能函数与耗散增量函数出发,就足以导出弹塑性理论必须的屈服条件,流动法则,硬化定律和弹性定律。通过理论证明指出,只要耗散增量函数依赖于当前应力,流动法则必然是非关联的,岩土材料的摩擦特性与非关联流动法则密不可分。介绍该方法在三维模型,岩土材料的微细观力学特性,应力应变的均匀化以及剪胀和各向异性方面应用的主要研究进展,并对一些重要的概念,诸如“储存的塑性功”,“Reynolds-Taylor状态”等,进行分析与解释。最后给出近期需进一步深入研究的几点建议。 相似文献
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适用于砂土循环加载分析的边界面塑性模型 总被引：1，自引：0，他引：1
基于临界状态土力学框架,建立了一个适用于砂土排水循环加载的边界面塑性模型。采用了考虑虚拟峰值应力比的偏应变硬化准则,初始加载阶段应力点位于边界面上,反向加载阶段以历史最大屈服面作为边界面,同时实现了对密砂软化现象的模拟和对历史所受最大应力的记忆。边界面采用修正的椭圆形,引入考虑密度与应力水平的状态相关剪胀函数,采用非相关联流动法则和以应力反向点作为映射中心的径向映射准则。模型仅有10个参数,通过常规三轴试验即可确定,并且使用一套参数可以模拟不同围压、密度的单调和循环加载情况。分别对饱和砂土的单调、循环排水三轴试验进行模拟,结果表明,该模型能够合理地反映饱和砂土排水条件下的应力-应变特性。 相似文献
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在临界状态弹塑性力学的框架内,建立了可以考虑循环荷载作用下各向异性对饱和软土力学特性影响的边界面塑性模型。该模型采用非关联的流动法则,引入了反映土体各向异性的内变量,利用该内变量的初始值描述初始各向异性,采用一种理论更为严谨、模型参数确定更为恰当的旋转硬化法则描述循环加载过程中各向异性的演化,利用更新映射中心的径向映射法则和与塑性偏应变路径长度有关的塑性模量插值规律,保证模型能够模拟循环加载时应力-应变响应的非线性、滞回性、应变累积性等基本特性,解释了模型参数的物理意义和确定方法,特别是给出了一种合理确定描述土体初始各向异性状态变量方法。通过文献中等压固结和偏压固结饱和黏土的循环三轴试验结果与模型预测结果的对比验证了模型的合理性。 相似文献
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In this paper, a simple bounding surface plasticity model is used to reproduce the yielding and stress–strain behavior of the structured soft clay found at Shanghai of China. A series of undrained triaxial tests and drained stress probe tests under isotropic and anisotropic consolidation modes were performed on undisturbed samples of Shanghai soft clay to study the yielding characteristics. The degradation of the clay structure is modeled with an internal variable that allows the size of the bounding surface to decay with accumulated plastic strain. An anisotropic tensor and rotational hardening law are introduced to reflect the initial anisotropy and the evolution of anisotropy. Combined with the isotropic hardening rule, the rotational hardening rule and the degradation law are incorporated into the bounding surface formulation with an associated flow rule. Validity of the model is verified by the undrained isotropic and anisotropic triaxial test and drained stress probe test results for Shanghai soft clay. The effects of stress anisotropy and loss of structure are well captured by the model. 相似文献
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Kenneth Runesson 《国际地质力学数值与分析法杂志》1987,11(3):315-321
The stress solution in plasticity with an associated or a non-associated flow rule is considered. Upon fully implicit integration of the relevant constitutive relations the stress is obtained as the projection of the (fictitious) elastic stress onto the yield surface for given values of the hardening softening variables. This projection is defined, for a general non-associated flow rule, in adjusted complementary elastic energy, which becomes exactly the complementary energy when the flow rule is associated. Isotropic elasticity and mean-stress dependent isotropic yield criteria (pertinent to soil) are considered and the implications of a certain class of non-associated flow rules are evaluated. This class relates to dilatant (or contractant) materials and involves non-associated plastic volume change. The corresponding stress solutions are shown to be strongly influenced by Poisson's ratio and by the dilation angle. 相似文献
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Hiroyoshi Hirai 《国际地质力学数值与分析法杂志》1987,11(5):503-520
The constitutive model of sands is proposed to describe the characteristics of plastic behaviour for cyclic loadings. A non-associated flow rule is used and both yield function and plastic potential are generalized forms of the Modified Cam clay model. The hardening parameter is represented by the plastic work related to different portions of volumetric and deviatoric changes. The boundary surface is employed to describe the plastic strain within the yield surface. The directional independency of yield condition in triaxial compression and extension tests is extended to that in general stress states. Several drained and undrained cyclic tests are predicted and the comparison is made with experimental results. The proposed model is capable of representing the monotonic and cyclic behaviours of sands with reasonable accuracy. The simulation is performed for both included and excluded membrane penetration effects and it is suggested that the membrane penetration causes the significant influences on the results of undrained cyclic tests. 相似文献