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基于上下负荷面的弹黏塑性本构模型及应力积分算法实现
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:《岩土力学》
  • 时间:0
  • 分类:TU43[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]同济大学地下建筑与工程系,上海200092, [2]同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092, [3]湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室,湖南湘潭411105, [4]华东勘测设计研究院交通与市政工程院,浙江杭州310014
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金(No.51025932); 国家自然科学基金(No.51308485); 湖南省自然科学基金资助项目(No.12JJ4006)
中文摘要:

为了描述天然软土的时间相依以及结构性特征,提出了一种能考虑土体超固结和结构性的实用弹黏塑性本构模型。它以Asaoka和Hashiguchi的上下负荷面作为某一应变速率下的参考屈服面,按照相对过应力的基本思路,新引入了两个能通过不同应变速率三轴压缩试验测定的率敏性参数c_0和m',建立了以当前应力、黏塑性应变以及黏塑性应变速率为状态变量的动屈服准则函数,并给出了基于Newton-Raphson迭代的应力积分算法,且成功地将其嵌入到大型有限元软件ABAQUS中。最终通过数值算例来验证模型的正确性以及应力积分算法的可靠性。结果表明:该模型能同时描述土体的率敏性、蠕变以及结构性特征,模型参数物理意义明确、易懂可测,预测结果与试验数据吻合良好,可用于复杂边值问题的有限元计算。

英文摘要:

To describe the time-dependent, over-consolidated and structural characteristics of natural soft clay, a simple elasto-viscoplastic constitutive model including the influence of structural behavior of clay is proposed. In the new model, the Asaoka's superloading and Hashiguchi's subloading yield surface is used as a reference yield surface at a specified strain rate. A relative overstress relation is used to obtain the dynamic loading surface at any strain rate based on the reference yield surface. A dynamic equilibrium condition, using the current stress, viscoplastic strain and viscoplastic strain rate as state variables, is adopted as a convergence criterion. Two material parameters c_0 and m' about the rate sensitivity are added into the new model, which can be determined by triaxial compression tests with different strain rates. The new model has been implemented into ABAQUS by a stress integration algorithm using Newton-Raphson iteration. The validity of the model and the reliability of the stress integration algorithm are verified by numerical calculation. The numerical results show that the model can describe the time-dependent behavior of clay such as rate sensitivity, structural characteristics and creep. The material parameters are easy to understand and measure with clear physical meaning. Furthermore, the prediction results of the model are in good agreement with experimental data. The model can be used in a finite element calculation under the complex boundary value problem.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873