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宁夏大学学报（自然科学版） 2003年第1期24卷 50-56页

作者：孔亮花丽坤王燕昌宁夏大学固体力学研究所宁夏银川750021 宁夏大学机械工程系宁夏银川750021 宁夏大学校长办公室宁夏银川750021

简要介绍了次加载面理论的基本思想、假设及其物理解释.开创性地把次加载面理论与广义塑性力学相结合,把常规的椭圆抛物线双屈服面模型扩展为次加载面循环塑性模型,并通过多种应力路径下土体本构响应的模拟,表明次加载面循环塑性模型... 详细信息

简要介绍了次加载面理论的基本思想、假设及其物理解释.开创性地把次加载面理论与广义塑性力学相结合,把常规的椭圆抛物线双屈服面模型扩展为次加载面循环塑性模型,并通过多种应力路径下土体本构响应的模拟,表明次加载面循环塑性模型能较好地反映循环荷载作用下土体呈现出的非线性、滞回性与变形的积累性三方面的主要特征,初步验证了模型的有效性.

关键词：次加载面理论土力学广义塑性力学循环塑性模型土体本构响应本构方程

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黏土在被动围压下的棘轮行为实验及本构模型研究

黏土在被动围压下的棘轮行为实验及本构模型研究

引用

作者：王孝文西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速公路的飞速发展,高速公路的行车安全问题越来越受到广泛重视,如何保证路基的长期动力稳定性是贯穿设计、施工和后期养护的关键问题。路基的长期动力稳定性问题主要是指在公路设计生命周期内,在车辆周期性循环动力荷载作用下... 详细信息

随着我国高速公路的飞速发展,高速公路的行车安全问题越来越受到广泛重视,如何保证路基的长期动力稳定性是贯穿设计、施工和后期养护的关键问题。路基的长期动力稳定性问题主要是指在公路设计生命周期内,在车辆周期性循环动力荷载作用下,路基土发生体积变化和塑性变形累积,进而导致路基的累积附加沉降。当路基附加沉降到一定程度后,将发生地基的动力失稳,发生塌陷等灾害事故。为研究路基土在循环荷载作用下的累积变形规律,以黏土为基础材料,通过人工重塑实验材料,探究在不同被动围压下不同含水率黏土的棘轮行为特征,进而将次加载面理论和修正剑桥模型结合,建立循环塑性本构模型,对黏土在循环压力载荷下的棘轮行为进行模拟,研究结果可为路基累积沉降等问题的分析提供理论指导。论文具体工作总结如下:(1)人工重塑了16%、18%、20%含水率的黏土,利用开发的被动围压夹具开展被动围压下的循环加载实验。结果显示,18%含水率为最佳含水率,此时的棘轮应变演化速率最慢;黏土的棘轮应变与加载的上下限、平均力、力幅值密切相关:棘轮应变随加载下限的增加而减小,随加载上线的增加而增加;棘轮应变随加载平均力和力幅值的增加而增加;在最佳含水率下,随着加载平均力的继续增加,棘轮应变逐渐达到稳定。(2)通过引入次加载面理论建立了循环塑性本构模型框架,对其特有的材料参数c、X、u进行研究发现,随着参数c的增加,循环加载时的滞回环的大小和棘轮应变减小;当参数X增加,棘轮应变随之增加;参数u能够显著影响应力-应变曲线的斜率,斜率大小与u成正比;进而将次加载面理论引入修正剑桥模型之中,建立了黏土循环塑性本构模型。(3)分别利用最近点投影法和切平面法,基于隐式应力积分算法对提出的循环塑性本构模型进行了数值实现,通过与ABAQUS中的修正剑桥模型模拟结果进行对比,验证了两种算法下数值实现的准确性。通过对比发现,需要对屈服函数求偏导的最近点投影法的计算效率和准确性优于切平面法。进而对不同加载工况下的棘轮行为实验进行模拟,发现实验和模拟的结果吻合较好,表明提出的基于次加载面理论的循环塑性本构模型可用于预测黏土的棘轮行为。

关键词：黏土棘轮行为次加载面理论循环塑性本构模型数值实现

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黏土在被动围压下棘轮行为实验及本构模型研究

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作者：王孝文西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速公路的飞速发展，高速公路的行车安全问题越来越受到广泛重视，如何保证路基的长期动力稳定性是贯穿设计、施工和后期养护的关键问题。路基的长期动力稳定性问题主要是指在公路设计生命周期内，在车辆周期性循环动力荷载作... 详细信息

随着我国高速公路的飞速发展，高速公路的行车安全问题越来越受到广泛重视，如何保证路基的长期动力稳定性是贯穿设计、施工和后期养护的关键问题。路基的长期动力稳定性问题主要是指在公路设计生命周期内，在车辆周期性循环动力荷载作用下，路基土发生体积变化和塑性变形累积，进而导致路基的累积附加沉降。当路基附加沉降到一定程度后，将发生地基的动力失稳，发生塌陷等灾害事故。为研究路基土在循环荷载作用下的累积变形规律，以黏土为基础材料，通过人工重塑实验材料，探究在不同被动围压下不同含水率黏土的棘轮行为特征，进而将次加载面理论和剑桥模型结合，建立循环塑性本构模型，对黏土在循环压力载荷下的棘轮行为进行模拟，研究结果可为路基累积沉降等问题的分析提供理论指导。　　论文具体工作总结如下：　　(1)人工重塑了16%、18%、20%含水率的黏土，利用开发的被动围压夹具开展被动围压下的循环加载实验。结果显示，18%含水率为最佳含水率，此时的棘轮应变演化速率最慢;黏土的棘轮应变与加载的上下限、平均力、力幅值密切相关：棘轮应变随加载下限的增加而减小，随加载上线的增加而增加;棘轮应变随加载平均力和力幅值的增加而增加;在最佳含水率下，随着加载平均力的继续增加，棘轮应变逐渐达到稳定。　　(2)通过引入次加载面理论建立了循环塑性本构模型框架，对其特有的材料参数c、?、u进行研究发现，随着参数c的增加，循环加载时的滞回环的大小和棘轮应变减小;当参数?增加，棘轮应变随之增加;参数u能够显著影响应力-应变曲线的斜率，斜率大小与u成正比。进而将次加载面理论引入修正的剑桥模型之中，建立了黏土循环塑性本构模型。　　(3)分别利用最近点投影法和切平面法，基于隐式应力积分算法对提出的循环塑性本构模型进行了数值实现，通过与ABAQUS中的剑桥模型模拟结果进行对比，验证了两种算法下数值实现的准确性。通过对比发现，需要对屈服函数求偏导的最近点投影法的计算效率和准确性优于切平面法。进而对不同加载工况下的棘轮行为实验进行模拟，发现实验和模拟的结果吻合较好，表明提出的基于次加载面理论的循环塑性本构模型可用于预测黏土的棘轮行为。

关键词：黏性土棘轮行为被动围压次加载面理论本构模型

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