主应力—应变全过程本构模型及位移求解研究

主应力—应变全过程本构模型及位移求解研究

论文摘要

各国学者对土体材料应力--应变关系的研究从未懈怠,所建立的本构模型有几百种,与这些模型所对应的强度准则主要有:摩尔库伦准则、D-P屈服准则、Mises屈服准则、Tresca屈服准则等。现行所发展的几百个土的本构模型都不可能全方位地反映土体各个方面的性质,针对土体某些方面的特点对模型进行研究和应用才是切实可行的方法。近年来,随着有限元学科的发展及推进,越来越多的学者将本构模型与各类有限元软件结合,如ABAQUS软件。ABAQUS软件不仅,拥有许多不同的单元类型、材料模拟和分析过程,而且为用户提供了方便灵活的二次开发平台,包括若干用户子程序以及在编程时可以调用的实用程序。为了进一步推动土的本构模型的发展,本文作者针对Cam-Clay模型和主应力--应变本构模型及其参数取值进行分析研究,主要做了以下工作:(1)分析国内外现有的土体本构模型,总结分析各种本构模型的优缺点,为本文的研究提供部分参考。(2)介绍Cam-Clay模型(包括修正Cam-Clay模型)及卢应发教授所提出的新剪应力本构模型,同时将新剪应力本构模型推广至主应力--应变本构模型,分别对两种模型的基本方程、参数取值、相关系数等进行分析研究。(3)先后分别用Cam-Clay模型和主应力--应变本构模型对武汉某粘土的常规三轴试验数据进行验证,在此试验的基础上,求解主应力--应变本构模型的各参数,通过对比分析发现修正Cam-Clay模型和主应力--应变本构模型的计算结果都较为理想,令人满意。(4)开发修正Cam-Clay模型和主应力--应变本构模型的子程序,并将其嵌入到ABAQUS有限元软件中,将该结果与试验结果进行对比分析,再次论证了修正Cam-Clay模型和主应力--应变本构模型结果的真实性。利用本文所开发的Cam-Clay模型和主应力--应变本构模型对同一试验进行计算分析。计算结果表明,两种本构模型的计算结果均比较令人满意,从而进一步验证了主应力--应变本构模型在土的本构模型中的适用性,为土的本构模型的进一步发展作出了贡献。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 课题研究背景及意义
  •     1.1.1 本课题的研究背景
  •     1.1.2 研究目的和意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •   1.3 土的本构模型研究存在的问题及研究趋势
  •     1.3.1 土的本构模型研究存在的问题
  •     1.3.2 土的本构模型研究趋势
  •   1.4 本文主要内容和研究方法
  • 第2章 土的常用本构模型及新本构介绍
  •   2.1 土的本构关系概述
  •   2.2 土的应力..应变
  •     2.2.1 应力
  •     2.2.2 应变
  •   2.3 传统弹塑性理论
  •   2.4 CAM-CLAY模型
  •     2.4.1 前言
  •     2.4.2 Cam-Clay弹塑性模型的研究现状
  •     2.4.3 Cam-Clay弹塑性模型
  •     2.4.4 修正Cam-Clay模型
  •     2.4.5 Cam-Clay模型的评价
  •     2.4.6 总结
  •   2.5 主应力..应变本构模型
  •     2.5.1 前言
  •     2.5.2 岩土体力学特性
  •     2.5.3 新剪应力本构模型
  •     2.5.4 主应力--应变本构模型
  •     2.5.5 模型特征
  •     2.5.6 结论
  • 第3章 典型算例测试
  •   3.1 算例描述
  •   3.2 算例计算
  •     3.2.1 利用Cam-Clay模型对算例进行计算
  •     3.2.2 利用主应力--应变本构模型对算例进行计算
  •   3.3 计算结果对比分析
  •   3.4 结论
  • 第4章 有限元模拟分析
  •   4.1 前言
  •   4.2 有限元软件ABAQUS的介绍
  •   4.3 CAM-CLAY模型在ABAQUS中的实现
  •     4.3.1 修正Cam-Clay模型的UMAT子程序编写概要
  •     4.3.2 在ABAQUS中的实现修正Cam-Clay模型
  •   4.4 主应力..应变本构模型在ABAQUS中的实现
  •     4.4.1 主应力--应变本构模型的UMAT子程序编写概要
  •     4.4.2 在ABAQUS中的实现主应力--应变本构模型
  •   4.5 有限元计算结果对比分析
  •   4.6 小结
  • 第5章 结论与展望
  •   5.1 结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 朱慧

    导师: 卢应发

    关键词: 强度准则,模型,主应力应变本构模型,二次开发

    来源: 湖北工业大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,建筑科学与工程

    单位: 湖北工业大学

    分类号: TU43

    总页数: 79

    文件大小: 2532K

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