巖土類材料彈塑性力學模型及本構方程(編輯修改稿)
2025-08-17 01:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ger(DP)模型、Camclay（Cam）模型、DuncanChang（DC）模型、LadeDuncan（LD）模型、修正的帽子模型、與蠕變耦合的帽子塑性模型、節(jié)理材料模型等。 MohrCoulomb(MC)理想彈塑性模型Coulomb在土的摩擦試驗、壓剪試驗和三軸試驗的基礎上，于1773年提出了庫侖破壞準則，即剪應力屈服準則，它認為當土體某平面上剪應力達到某一特定值時，就進入屈服。MohrCoulomb塑性模型主要適用于在單調(diào)荷載下以顆粒結構為特征的材料，如土壤，它與率變化無關。其準則方程形式一般為：。其中，c為土的粘聚力；為土的內(nèi)摩擦角；為屈服面上的正應力。這個函數(shù)關系式通過試驗確定。MC條件為：。在平面上的屈服曲線為一封閉的非正六邊形?，F(xiàn)在，MC準則仍被廣泛應用，該準則在平面上的拉、壓軸相等時即為廣義Tresca準則。MC準則比較符合試驗，但是它的缺點在于三維應力空間中的屈服面存在角點奇異性，且沒有考慮中間主應力的影響。 DruckerPrager(DP)模型1952年Drucker和Prager首先把不考慮中間主應力影響的Coulomb屈服準則與不考慮凈水壓力P影響的Mises準則聯(lián)系在一起，提出廣義Mises理想塑性模型，即DP模型。DP模型的屈服面方程為：。DP屈服函數(shù)所表示的屈服面在平面上是一個圓，更適合數(shù)值計算。但是作為近似計算，DP模型仍被廣泛應用，它的主要缺點也是沒有考慮中間主應力的影響。該系列的模型適用于實質(zhì)上是單調(diào)加載的場合，如土基的極限荷載分析。它最適合用于仿真有內(nèi)摩擦力的材料。該模型具備如下幾個特點：1. 應力空間中存在彈性區(qū)域與塑性區(qū)以及它們的分界面2. 材料是初始各向同性的。3. 屈服行為取決于靜水壓力的大小。靜水壓力越大，材料的強度越高，而且材料在軟化或硬化時是各向同性的，因此可以用引入與靜水壓力的相關關系的方式來體現(xiàn)模型在各種情況下的變化。4. 非彈性變形與體積變形同時發(fā)生，流動法則中可考慮剪脹行為，所以提供了兩種不同的流動準則。5. 屈服行為受第二主應力2 σ大小的影響。6. 材料可以與應變率有關。7. 材料參數(shù)可以與溫度有關。8. 模型的彈性部分可以是線彈性或非線性的孔隙材料彈性。9. 提供了三種不同的屈服準則供選擇。其區(qū)別基于三種不同的屈服面子午線：線性、雙曲線或一般的指數(shù)函數(shù)。10. 模型選擇的合理性在很大程度上取決于材料的類型和標定模型參數(shù)時試驗數(shù)據(jù)的有效性，還取決于壓應力值序列是否與材料性質(zhì)合拍。 Camclay（Cam）模型Cam模型由英國劍橋大學Roscoe等人于1963年提出，適用范圍為粘土或者正常固結土，模型可應用于土石壩、地基和樁基礎等，其屈服面方程為： （31）1965年，Roscoe，Burland分別研究了Cam模型屈服面與臨界狀態(tài)線及正常固結線的關系，根據(jù)能量方程對Cam模型屈服面的形狀進行了修正，提出了修正Cam模型。在平面上修正Cam模型的屈服面是通過原點的橢圓形曲線。屈服面函數(shù)為： （32）Cam模型只有3個參數(shù)，且易于測定，因此是當前應用最廣的模型之一。模型的主要缺點是受到傳統(tǒng)塑性理論的限制，且沒有充分考慮剪切變形。 DuncanChang（DC）模型1970
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