基于雙硬化能量型狀態(tài)函數(shù)的砂土彈塑性本構(gòu)模型研究.pdf

1、砂土的變形強(qiáng)度特性明顯存在著應(yīng)力路徑效應(yīng)，因此在砂土的彈塑性本構(gòu)建模時硬化參數(shù)和函數(shù)的選取并不是一個簡單的事情。通過對豐浦砂以及上海粉細(xì)砂不同應(yīng)力路徑下的一系列排水平面應(yīng)變壓縮試驗的分析，我們發(fā)現(xiàn)所有的應(yīng)變增量（例如軸向、橫向、剪切以及體積應(yīng)變等增量）及塑性功增量都與應(yīng)力路徑具有較大的相關(guān)性，塑性體積應(yīng)變和塑性剪切應(yīng)變也都與應(yīng)力路徑有著極大的相關(guān)性，因而在傳統(tǒng)的彈塑性分析中利用以上任何一個狀態(tài)量作為硬化參數(shù)并假設(shè)其與應(yīng)力路徑不相關(guān)是不合

2、理的。由于一個屈服軌跡代表了一個特定的屈服水平，而且通常與應(yīng)力路徑不相關(guān)，那么，作為硬化參數(shù)的參量也應(yīng)該與應(yīng)力路徑無關(guān)。本文在室內(nèi)試驗結(jié)果的分析基礎(chǔ)上，提出一個與應(yīng)力路徑無關(guān)的修正的塑性剪切應(yīng)變能函數(shù)作為剪切屈服的硬化參數(shù)，并將同樣與應(yīng)力路徑無關(guān)的修正的塑性壓縮應(yīng)變能作為壓縮屈服的硬化參數(shù)，進(jìn)而基于以上提出的雙硬化能量型狀態(tài)函數(shù)建立一個可以考慮雙屈服的砂土彈塑性本構(gòu)模型。理論計算結(jié)果與室內(nèi)試驗相比較表明，利用提出的修正塑性功作為硬化參數(shù)

3、和硬化函數(shù)所構(gòu)成的砂土的彈塑性模型可以很好的模擬砂土材料變形及強(qiáng)度的應(yīng)力路徑效應(yīng)。 本論文由五部分組成： 在第1章中，簡要的介紹了課題來源、研究背景、研究意義與目的、研究內(nèi)容、研究計劃以及主要創(chuàng)新之處。 在第2章中，回顧總結(jié)了砂土材料經(jīng)典本構(gòu)理論的發(fā)展過程，介紹了有關(guān)砂土特性方面的研究狀況，重點闡述了砂土剪切硬化彈塑性本構(gòu)模型及雙硬化彈塑性本構(gòu)模型的研究情況。 在第3章中，針對日本豐浦砂，提出了一個與應(yīng)力

4、路徑無關(guān)的修正塑性功作為硬化參數(shù)的硬化函數(shù)，并由此建立了日本豐浦砂的雙硬化本構(gòu)模型。通過數(shù)值積分，將積分結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行比較，從而確定了一組最合適的硬化參數(shù)及剪脹參數(shù)。最后，將單、雙硬化模型的積分計算結(jié)果進(jìn)行了比較分析。 在第4章中，將上述針對日本豐浦砂建立的雙硬化模型引入上海粉細(xì)砂，得到一組適于上海粉細(xì)砂的硬化參數(shù)及剪脹參數(shù)，將數(shù)值積分結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行比較，從而驗證了本文提出的雙硬化模型的合理性。 最后，在第5章中