基于摩爾庫倫準(zhǔn)則巖石材料UMAT子程序二次開發(fā).pdf

1、近年來，國內(nèi)外眾多重大巖體工程相繼發(fā)生失穩(wěn)破壞，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和大量的人員傷亡。然而，現(xiàn)有的數(shù)值方法卻不能夠很好地模擬巖體工程的穩(wěn)定性。因此，開發(fā)一種能夠考慮巖石裂紋的萌生、擴(kuò)展和貫通并且可以模擬巖體工程穩(wěn)定性的程序，是一個迫切需要解決的問題。ABAQUS是現(xiàn)在通用的有限元專業(yè)軟件之一，具有強(qiáng)大的非線性分析功能，同時 ABAQUS提供的二次開發(fā)子程序接口可以方便用戶根據(jù)自身需要建立用戶子程序，擴(kuò)充ABAQUS的用途。其中UMAT子

2、程序接口具有穩(wěn)定性好、開放性強(qiáng)等特點(diǎn)，被眾多學(xué)者用來研究和開發(fā)本構(gòu)模型。因此，本文在研究巖石損傷統(tǒng)計本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，給出了基于摩爾庫倫準(zhǔn)則的巖石彈塑性UMAT子程序，并對其參數(shù)進(jìn)行了分析。
　　在對巖石的損傷統(tǒng)計本構(gòu)模型進(jìn)行研究時，采用了新的巖石微元強(qiáng)度量方法及考慮了巖石損傷閥值的影響。同時推導(dǎo)了巖石本構(gòu)中損傷變量的表達(dá)式，并分析了巖石本構(gòu)模型參數(shù)的確定，最終給出了巖石本構(gòu)程序設(shè)計流程。
　　巖石在產(chǎn)生損傷前就已經(jīng)進(jìn)入彈塑

3、性階段，然而最常采用的判斷巖石材料是否屈服的摩爾庫倫準(zhǔn)則存在數(shù)值計算繁瑣和收斂緩慢等缺點(diǎn)，因此本文對傳統(tǒng)摩爾庫倫準(zhǔn)則采用屈服函數(shù)拐角處理和雙曲線逼近屈服函數(shù)兩種方法進(jìn)行改進(jìn)。求解出了改進(jìn)的屈服函數(shù)一階偏導(dǎo)數(shù)及勢函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)、二階偏導(dǎo)數(shù)的表達(dá)式，此表達(dá)式可用于彈塑性本構(gòu)模型的塑性修正及一致性切線模量的計算。
　　本文基于改進(jìn)的摩爾庫倫準(zhǔn)則，編寫了巖石損傷統(tǒng)計本構(gòu)模型中未發(fā)生損傷部分的彈塑性本構(gòu)模型UMAT子程序。分別采用單軸壓縮