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

1、砂土的變形強度特性明顯存在著應力路徑效應，因此在砂土的彈塑性本構建模時硬化參數(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砂不同應力路徑下的一系列排水平面應變壓縮試驗的分析，我們發(fā)現(xiàn)所有的應變增量（例如軸向、橫向、剪切以及體積應變等增量）及塑性功增量都與應力路徑具有較大的相關性，塑性體積應變和塑性剪切應變也都與應力路徑有著極大的相關性，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)并假設其與應力路徑不相關是不合

2、理的。由于一個屈服軌跡代表了一個特定的屈服水平，而且通常與應力路徑不相關，那么，作為硬化參數(shù)的參量也應該與應力路徑無關。本文在室內試驗結果的分析基礎上，提出一個與應力路徑無關的修正的塑性剪切應變能函數(shù)作為剪切屈服的硬化參數(shù)，并將同樣與應力路徑無關的修正的塑性壓縮應變能作為壓縮屈服的硬化參數(shù)，進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模型。理論計算結果與室內試驗相比較表明，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度的應力路徑效應。 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、研究內容、研究計劃以及主要創(chuàng)新之處。 在第2章中，回顧總結了砂土材料經(jīng)典本構理論的發(fā)展過程，介紹了有關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模型及雙硬化彈塑性本構模型的研究情況。 在第3章中，針對日本豐浦砂，提出了一個與應力

4、路徑無關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模型。通過數(shù)值積分，將積分結果與試驗結果進行比較，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果進行了比較分析。 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砂，得到一組適于上海粉細砂的硬化參數(shù)及剪脹參數(shù)，將數(shù)值積分結果與試驗結果進行比較，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