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《岩土力学》2017,(6):1797-1804
黏弹-塑性模型是由黏弹性模型与塑性元件串联而成,可视为黏弹-黏塑性模型中黏塑性黏度参数趋于0的一种极限情况,为黏弹性材料的结构破坏分析提供了一个途径。把黏弹-塑性模型的应变增量分解为黏弹和塑性增量两部分,考虑黏弹性应变历史,把黏弹性积分型本构关系在一个时步内线性化,定义与时间增量相关的剪切模量和体积模量,导出应力递推公式,把黏弹-塑性本构积分转化为与弹塑性相似的形式。针对由黏弹性和双曲线Drucker-Prager塑性、各向同性硬化的黏弹-塑性模型,通过黏弹性预估和塑性校正"二步"算法实现对应力的更新,给出完全隐式算法和最终的计算公式。算例比较分析表明,由于迭代过程中仅需要简单的函数计算,该算法具有很好的收敛性。一般经过2次迭代运算后,屈服函数值已达到10-10的量级,应力点便返回到屈服面上。 相似文献
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采用解析法,以弹性半空间-淤砂层-理想流体层为对象,分别将淤砂层模拟为固体介质和流体介质,分析了平面P波入射时上层理想流体的动力反应特性。通过算例分析,比较了将淤砂层模拟为弹性固体、黏弹性固体、理想流体和黏性流体介质时与将淤砂层模拟为两相多孔介质时计算结果的差异。研究表明当渗透系数很小时,多孔介质可以近似简化为黏弹性固体,甚至线弹性固体。这一分析研究对于在高坝-库水-淤砂-地基系统地震反应分析的数值模型中采用合理的淤砂层模型,提高计算效率具有重要参考意义,而且还可以用于校核数值模型的合理性。 相似文献
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基于西原模型,假设黏塑性体的偏应变张量的一阶导数与瞬态偏应力张量和稳态偏应力张量之差成正比,得到围岩黏塑性区的本构方程。采用拉普拉斯变换与逆变换,推导了圆形隧道黏弹-黏塑性解析解。当 时,该解退化成线弹性本构模型的解答;当 时,该解退化成理想弹塑性本构模型的解答。通过工程实例,分析了围岩位移场、应力场和黏塑性区半径随时间的变化规律。当支护力保持不变时,围岩不同位置位移、围岩黏塑性区半径将随时间增长而持续增大并趋于稳定;围岩黏弹-黏塑性特征对径向应力和黏弹性区切向应力影响较小,对黏塑性区切向应力影响较大,越靠近洞壁处,切向应力随时间变化越剧烈。此外,不同支护力作用下洞壁处的切向应力在支护初期均较大,因此应采用及时支护的策略;考虑到围岩黏弹-黏塑性特征对支护力的影响,建议采取让压支护技术以保证围岩和衬砌的稳定性。 相似文献
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《岩土力学》2017,(7):2049-2058
盐穴地下油气储库在长期运行过程中的地表沉降预测是储库安全评价的重要内容,目前尚无成熟的基于力学理论的解析模型。将盐穴储库地表沉降问题近似为半无限空间内球型空洞受力收缩导致的边界位移问题,利用弹性无限域内球型空洞受力收缩的球对称位移解,运用叠加原理,推导得到半无限空间球型空洞在一定内压作用下引起的地表沉降的弹性积分形式解析解。然后运用对应原理,将体积变形视为弹性,畸变视为Maxwell黏弹性,对地表沉降弹性解析解进行拉普拉斯变换,得到时空域上的地表沉降的黏弹性积分形式解析解。通过与数值模拟结果的比对,验证了文中弹性模型的准确性。最后将沉降预测黏弹模型运用于某盐穴储库地表沉降的预测分析,并与该储库现场沉降观测数据进行对比,分析表明,新模型能够很好地预测盐穴储库地表沉降及发展趋势,该模型为储库地表沉降预测提供了一套新的基于力学理论的方法。 相似文献
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在考虑横观各向同性含液饱和多孔介质固体骨架和流体可压缩性以及固体骨架的黏弹性特征下,基于横观各向同性含液饱和多孔介质u-w形式的三维动力控制方程,以固相位移u、液相相对位移w为基本未知量,综合运用Laplace变换、双重Fourier变换等方法,在直角坐标系下通过引入中间变量,将六元2阶动力控制方程组化为两组各含4个未知变量的常微分方程组,给出了直角坐标系下横观各向同性含液饱和多孔介质三维黏弹性动力反应的积分形式一般解;作为理论推导的验证,通过引入初始条件和边界条件,对横观各向同性含液饱和多孔介质半空间黏弹性瞬态反应问题进行了求解。解答的退化验证表明,所推导的理论解是正确的。 相似文献
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岩土类材料具有显著的率相关性,其应力-应变关系全过程一般表现为硬化-软化特征,研究如何描述这两类特征具有重要的意义。基于岩土类材料的物理变形机制分析,考虑到其结构性特征,采用弹黏塑性本构模型,引入反映材料结构变化的可变结构黏滞系数及其演化方程,并将其嵌入到弹黏塑性本构模型中去,建立能够反映材料结构变化的弹黏塑性本构模型。利用玄武岩常规三轴常应变率试验结果对所建立的模型进行试验验证,结果表明：所建立的弹黏塑本构模型能够完整、合理地描述岩土类材料应力-应变关系全过程以及材料本构关系的率相关性,同时还能够反映材料的峰值强度、残余强度特征。 相似文献
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无加筋、加筋砂土蠕变特征的有限元分析 总被引：1，自引：1，他引：0
根据分级加载条件下的蠕变试验,分析研究了无加筋砂土和土工格栅加筋砂土的蠕变特征,发现蠕变变形与分级加载时的应力水平、初始蠕变应变速率有很大关系,且蠕变后以恒定应变速率重新加载时呈现出刚度很大、近似弹性的行为。针对无加筋砂土和土工格栅加筋砂土提出一种弹黏塑性有限元计算方法。有限元计算过程中,砂土和土工格栅均采用统一的3要素弹黏塑性本构模型。该方法能够对含多个蠕变段的恒定应变速率加载全过程进行模拟。通过试验结果与有限元计算结果的比较,表明所提出的弹黏塑性有限元计算方法能较好地模拟无加筋砂土和土工格栅加筋砂土的蠕变特征,特别是蠕变后重新加载时的刚度很大、近似弹性的行为。 相似文献
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分数导数模型描述的饱和土桩纵向振动分析 总被引：7，自引：0，他引：7
土体具有黏弹性性质,为了更好地考虑饱和土体固相土骨架的黏弹性性质,在分数导数理论和多孔介质理论的基础上,将土体视为液固饱和两相介质,并利用分数导数模型来描述饱和土固相土骨架的应力-应变关系,建立分数导数模型描述的饱和土的控制方程。在三维轴对称情况下,利用势函数和分离变量法研究了分数导数模型描述的饱和土中桩的振动问题。分析了模型参数对饱和土中桩的竖向振动的影响。研究表明,分数导数模型描述的饱和土的控制方程应用范围更广,模型参数对桩的竖向振动有较大的影响。 相似文献
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简谐波在黏弹性介质中波动传播的应力场研究 总被引：1，自引：0，他引：1
得到了简谐波在具有Kelvin模型黏弹性介质中的外行扩散波与内行入射波应力场表达式。将波动在介质中的传播分为外行扩散波与内行入射波两部分,先得到简谐波在弹性介质中波动传播时外行扩散波与内行入射波各自的应力场,结合弹性波理论与黏弹性理论,分别得到了波动在Kelvin模型黏弹性介质中外行扩散波与内行入射波两部分的应力场,并将外行扩散波与内行入射波两部分的应力场分别表示为外行扩散波与内行入射波位移与速度场的表达式,其结果有利于波动理论在黏弹性介质中的应用 相似文献
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在一般的地震波计算中,地球介质可以当作各向同性的完全弹性体来对待。而对地表土壤和精细观测,粘弹性介质模型比完全弹性模型更符合实际。可控震源是近年来发展起来的精确可控、安全有效的新型震源,但国内对可控震源传播动力学的研究较少。对可控震源激发的地震波在粘弹性介质中的传播,用有限差分方法进行了数值模拟,给出了Kelvin一阶粘弹性波动方程组、吸收边界条件和震源处理。提出了检波器接收信号加速度和传播距离的三次多项式指数关系式,比线性指数关系更准确。使用该公式可以预测采集系统有效接收距离,指导测线布置。 相似文献
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裂缝诱导双相HTI介质模型及其弹性波传播方程 总被引：1，自引：0，他引：1
将Biot双相介质理论与Gurevich裂缝各向异性理论相结合,建立了能够同时考虑实际裂缝性储层孔隙性和各向异性的裂缝诱导双相HTI介质模型。从本构方程、动力学方程和动力学达西定律出发,推导出了裂缝诱导双相HTI介质中弹性波传播的一阶速度-应力方程,并针对方程的刚性问题,给出了利用显式二阶时间积分法数值求解该方程时所需要满足的稳定性条件。该方程能够定量地给出双相HTI介质的波场特征与裂缝参数、背景孔隙介质参数之间的关系,描述弹性波在这种介质中的传播机理。 相似文献
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P. C. Hsieh 《国际地质力学数值与分析法杂志》2006,30(12):1201-1212
In many instances soils can be assumed to behave like viscoelastic materials during loading/unloading cycles, and this study is aimed at setting up a viscoelastic model to investigate the dynamic response of a porous soil layer of finite thickness under the effect of periodically linear water waves. The waves and homogeneous water are described by potential theory and the porous material is described by a viscoelastic model, which is modified from Biot's poroelastic theory (1956). The distributions of pore water pressures and effective stresses of various soils such as silt, sand, and gravel are demonstrated by employing the proposed viscoelastic model. The discrepancies of the dynamic response between the simulations of viscoelastic model and elastic model are found to be strongly dependent on the wave frequency. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Mohamad Nor Omar Colin Peter Abbiss Mohd. Raihan Taha Khairul Anuar Mohd. Nayan 《Engineering Geology》2011,(4):259
This paper presents a method of calculating long-term settlement of a loaded pad on soft clay at Klang, Selangor, Malaysia where the soil model is treated as an anelastic material of viscoelastic property. Initially, an elastic shear modulus (G) value from shear wave velocity profiles of the seismic tests from spectral analysis of surface wave (SASW) and continuous surface wave (CSW) tests was obtained. A value of damping (D) at an equivalent elastic strain is then calculated from the hysteresis of the plate load tests corrected to equivalent strain using the Damping–Strain formula. The calculated elastic settlement and its equivalent damping are then used to calculate the long-term settlement by applying the generalised viscoelastic formula. Comparisons to traditional methods of settlement predictions were made and the viscoelastic formula has shown better agreement to the observed settlement. Further modification of the settlement formula is introduced to improve the settlement accuracy to 10%. 相似文献
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This paper evaluates the existing equivalent medium methods for jointed rock mass and further develops the equivalent viscoelastic medium method proposed by the authors. The advantages and limitations of different equivalences to the discontinuous rock mass are discussed. Theoretical derivation of stress wave propagation through the equivalent viscoelastic medium is carried out by adopting the Fourier transformation method, and the parameters of the equivalent viscoelastic medium method are determined analytically. The frequency dependence and the wave attenuation phenomenon can be properly described when the imaginary terms of the complex moduli of the rock mass are included. The results show that the equivalent viscoelastic medium method is able to predict the effective velocity and the stress wave transmission coefficient in a rock mass more accurately than the conventional effective elastic moduli methods. An example of the stress wave propagation through rock mass with parallel joints shows that the equivalent viscoelastic medium method is promising and worthy to be further explored for application in practical rock engineering problems. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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This work addresses in‐plane pressure P and vertically polarized shear SV seismic wave propagation in a finite, laterally inhomogeneous, multilayered poroelastic geological region resting on the homogeneous elastic half‐space. The particular approach followed here is based on a combination of the (i) viscoelastic approximation (isomorphism) to Biot's equations of dynamic poroelasticity and on the (ii) boundary integral equation method (BIEM) using frequency‐dependent fundamental solutions of the governing wave equations. The problem is formulated under plane strain conditions and time‐harmonic motions are assumed. Validation of the viscoelastic isomorphism and verification of the BIEM is done by solution of benchmark examples. These simulation studies reveal that the proposed methodology is able to depict a sensitivity of the seismic signals recovered to the following parameters: (i) poroelastic properties of fluid saturated layers; (ii) lateral geological inhomogeneity; (iii) surface topography and (iv) frequency content and direction of the incident wave. It is concluded that the combination of viscoelastic isomorphism with BIEM software provides an effective numerical tool for evaluating site‐effect phenomena in multilayered, fluid saturated geological regions with complex geometry. The numerical results obtained demonstrate that dynamic poroelasticity interacting with other physical peculiarities of the Earth's surface layers, such as lateral heterogeneity, material properties along the wave path, local geological profile and type of elastic wave, gives rise to complex seismic signals on the free surface at the site of interest. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献