脆塑性迭代逼近算法的改进

作     者：金俊超 景来红 杨风威 宋志宇 尚朋阳 JIN Jun-chao;JING Lai-hong;YANG Feng-wei;SONG Zhi-yu;SHANG Peng-yang

作者机构：黄河勘测规划设计研究院有限公司河南郑州450003 水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)河南郑州450003 中水北方勘测设计研究有限责任公司天津300222 

出 版 物：《浙江大学学报:工学版》 (Journal of Zhejiang University:Engineering Science)

年 卷 期：2023年第57卷第9期

页      面：1706-1717页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中国博士后科学基金资助项目(2022M721299) 河南省重点研发与推广专项(232102320339) 

主　　题：应变软化 脆塑性 应力跌落 数值算法 有限元 

摘      要：针对应力跌落计算中脆塑性迭代逼近算法存在的问题,在主应力空间,结合特征点变形和破坏特征,通过理论推导,系统分析偏应力等比例跌落方法、最小主应力不变跌落方法、塑性位势跌落方法及应力球量不变跌落方法的缺陷.考虑脆塑性变形和破坏过程中的泊松效应,提出改进的塑性位势跌落方法;推导应力跌落计算更新过程,编写UMAT子程序将该更新过程嵌入软件Abaqus,实现岩石弹塑性应变软化过程数值求解.采用所提改进方法替换原有的应力跌落计算方法,实现弹塑性应变软化过程的数值模拟.引入塑性强化算法,实现岩石弹塑性变形破坏全过程的数值计算,并进行多算例验证.对不同地质条件的Mine-by试验洞及某水电站引水隧洞辅助洞进行开挖模拟,结果表明所提改进方法能够合理模拟工程中围岩弹塑性变形破坏现象.