適用于各向異性邊界面塑性模型的隱式積分算法.pdf

1、為了描述嵌入式海洋工程結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境中復(fù)雜的動(dòng)力特性,已建立了適用于飽和黏土循環(huán)穩(wěn)定與退化的各向異性邊界面塑性模型。該模型基于無彈性域概念和臨界狀態(tài)理論,采用各向同性、運(yùn)動(dòng)硬化準(zhǔn)則和旋轉(zhuǎn)的邊界面,并引入表征土體結(jié)構(gòu)損傷和重塑程度的損傷變量以反映循環(huán)載荷作用下飽和黏土的各向異性、剛度及強(qiáng)度軟化和塑性變形累積等特征,代表了一類較為廣泛的邊界面塑性模型。然而,二維本構(gòu)模型無法反映真實(shí)應(yīng)力空間中土體的強(qiáng)度和變形。因此,需先對模型進(jìn)行三維化,開發(fā)

2、出合理的積分算法并將其嵌入有限元軟件中,才能用于數(shù)值計(jì)算。
　　為了實(shí)現(xiàn)上述模型在ABAQUS軟件中的計(jì)算,所做工作主要如下:首先,針對該模型對簡單加載工況考察的不足,基于重塑 Weald黏土、高嶺土及 San Francisco Bay mud的不排水靜三軸加載試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬,驗(yàn)證了該模型不僅能夠描述飽和黏土的循環(huán)動(dòng)力特性,也能較好地反映簡單加載下等壓及偏壓固結(jié)土體的變形及強(qiáng)度響應(yīng);其次,采用廣義Mises準(zhǔn)則將適用于飽和黏

3、土循環(huán)動(dòng)力分析的邊界面塑性模型推廣到三維應(yīng)力狀態(tài),修正了傳統(tǒng)隱式積分回映算法,建立了該模型的完全隱式積分格式,實(shí)現(xiàn)了其在ABAQUS軟件中的開發(fā),并采用不同的增量步長對等壓和偏壓固結(jié)土體不排水靜、動(dòng)三軸試驗(yàn)進(jìn)行了模擬和預(yù)測。結(jié)果表明,修正的隱式回映算法能夠用于該類邊界面模型,且對于較大的應(yīng)變增量步長,該積分格式仍具有較高的精確性和穩(wěn)定性;最后,為了修正廣義Mises三維化模型高估土體三軸拉伸強(qiáng)度的不足,采用基于SMP準(zhǔn)則的變換應(yīng)力法,推