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岩土弹塑性模型的回映算法及ABAQUS子程序开发

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四川建筑 2012年第6期32卷 64-66页

作者：郭德伟中国土木工程集团有限公司北京100038

有限元法被广泛应用于各类岩土工程的数值分析中,为工程的过程分析和方案优化提供必要的计算支持。但岩土材料大多是弹塑性体,在进行有限元分析时,需要采用迭代方法对本构模型进行积分计算,以求出与实际边值问题相适应的应力场和位移场... 详细信息

有限元法被广泛应用于各类岩土工程的数值分析中,为工程的过程分析和方案优化提供必要的计算支持。但岩土材料大多是弹塑性体,在进行有限元分析时,需要采用迭代方法对本构模型进行积分计算,以求出与实际边值问题相适应的应力场和位移场。一个优良的迭代方法可以加快数值收敛,得到更精确的计算成果。文章在前人的研究基础上,采用回映算法的数学原理,推导了岩土材料理想弹塑性模型有限元法的一般数值格式,并且将其应用于常用的D-P模型中,在ABAQUS有限元程序上进行了UMAT的二次开发。最后用一个数值算例验证了迭代算法的正确性。

关键词：弹塑性模型回映算法 D—P模型 UMAT子程序

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不同应力路径下剪切带的数值模拟

岩土力学 2010年第7期31卷 2253-2258,2294页

作者：孙德安甄文战上海大学土木工程系上海200072

采用回映应力更新算法,编写了基于伏斯列夫面的超固结黏土本构关系模型子程序,嵌入非线性有限元软件ABAQUS。通过对单元试验进行三轴压缩、三轴伸长及平面应变等问题的模型预测,再现了超固结黏土在不同初始超固结比和应力路径时的变形... 详细信息

采用回映应力更新算法,编写了基于伏斯列夫面的超固结黏土本构关系模型子程序,嵌入非线性有限元软件ABAQUS。通过对单元试验进行三轴压缩、三轴伸长及平面应变等问题的模型预测,再现了超固结黏土在不同初始超固结比和应力路径时的变形和强度特性,从而验证了子程序的正确性。借助该本构模型,对三轴压缩、三轴伸长及平面应变应力路径下超固结黏土体变形局部化问题,进行了三维数值模拟。分析结果表明:超固结黏土在三轴压缩及伸长状态时,土体变形局部化在应力-应变关系软化时出现,而平面应变状态时,在应力-应变关系硬化阶段出现,其超固结黏土的剪胀特性在剪切带的形成过程中起重要作用。

关键词：超固结黏土剪胀软化回映算法变形局部化剪切带

各向异性弹黏塑性模型在ABAQUS中的研发

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岩土力学 2012年第4期33卷 1240-1246页

作者：钦亚洲李宁许建聪同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092

通过将Perzyna过应力理论与临界状态理论相结合,并引入Wheeler旋转硬化法则,提出一个能描述土体初始各向异性及应力诱发各向异性的三维弹黏塑性本构模型。模型考虑流变发生的下限,在三维应力空间,模型存在形状相似的静屈服面及动态加载... 详细信息

通过将Perzyna过应力理论与临界状态理论相结合,并引入Wheeler旋转硬化法则,提出一个能描述土体初始各向异性及应力诱发各向异性的三维弹黏塑性本构模型。模型考虑流变发生的下限,在三维应力空间,模型存在形状相似的静屈服面及动态加载面。采用缩放形式的幂函数。本构模型数值算法采用回映算法,借助ABAQUS软件UMAT子程序接口实现。并通过对三轴不排水蠕变试验的模拟,确定合适的积分步长。此后,分别对三轴不排水蠕变试验及常应变率三轴不排水剪切试验进行了模拟。模拟中通过设置不同参数值,可将模型退化为各向同性模型,并对这两种模拟结果进行了比较。模拟结果表明:(1)对于三轴不排水蠕变,在低剪应力水平下,各向同性模型和各向异性模型模拟的结果相差不大,而在高剪应力水平下,各向异性模型模拟结果更接近试验结果;(2)对于常应变率加载试验的模拟,模型合理反映了土体不排水强度随着加载速率的增大而增大现象。

关键词：各向异性弹黏塑性模型回映算法 ABAQUS软件 UMAT子程序

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三维弹塑性模型在路堤软基固结分析中应用

岩土力学 2009年第3期30卷 669-674页

作者：孙德安甄文战黄文雄上海大学土木工程系上海200072 纽卡斯尔大学工程学院澳大利亚2308

针对基于SMP准则改进的剑桥模型(MCC-SMP),采用弹性预测和塑性修正两阶段的回映算法,给出了应力更新算法,根据其算法编制了非线性有限元子程序,进行了三轴压缩、三轴伸长及平面应变等单元试验问题的数值模拟,通过数值分析和试验结果的对... 详细信息

针对基于SMP准则改进的剑桥模型(MCC-SMP),采用弹性预测和塑性修正两阶段的回映算法,给出了应力更新算法,根据其算法编制了非线性有限元子程序,进行了三轴压缩、三轴伸长及平面应变等单元试验问题的数值模拟,通过数值分析和试验结果的对比,验证了子程序的精度;采用该本构模型,对澳大利亚某试验段路堤软土地基固结进行了三维有限元分析,重点分析和对比了孔压、沉降及水平位移的变化规律。

关键词：回映算法三维弹塑性模型固结曼德尔效应

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基于物质点法的弹塑性固体仿真方法研究

基于物质点法的弹塑性固体仿真方法研究

作者：靖博涵北京工业大学

学位级别：硕士

材料仿真是融合了材料学、工程学、计算机图形学等多个学科知识的重要研究方向,其研究成果能被广泛的应用于影视、游戏、医学、工程等多个行业。弹塑性材料由于能够产生大变形、断裂、破碎等效果,在影视动画中广泛存在,如积雪、流沙、... 详细信息

材料仿真是融合了材料学、工程学、计算机图形学等多个学科知识的重要研究方向,其研究成果能被广泛的应用于影视、游戏、医学、工程等多个行业。弹塑性材料由于能够产生大变形、断裂、破碎等效果,在影视动画中广泛存在,如积雪、流沙、物体破碎等均属于弹塑性材料仿真的范畴。基于物理方法仿真弹塑性材料的运动行为,能够使画面具有更高的准确度与可信度,带来更为震撼的视觉效果。但现有的弹塑性材料仿真方法大多难以保持固体的结构性,材料的实现效果多缺乏韧性断裂或脆性断裂,视觉上接近粘性流体。除此之外,弹塑性材料的相关研究多集中于颗粒状材料,实现固体的研究成果较为匮乏。本文基于物质点法的弹塑性仿真框架与塑性固体的实现方法,结合工程学中的屈服准则与图形学中的投影模型,实现视觉效果优秀的弹塑性固体材料。本文的主要工作及贡献有如下三个方面:首先,本文基于MLS-MPM传输方案与等体积Neo-Hookean超弹性本构模型,实现保证材料等体积变形的弹性仿真框架。在此基础上,增加针对材料塑性的仿真方法,提出适用于多种材料的弹塑性仿真框架。其次,本文将工程学中的MSCC屈服准则引入图形学,并结合图形学中大应变的计算方法与强化准则对其进行优化,提出改进的MSCC屈服准则。在此基础上,本文进一步提出结构参数的概念,增强材料固体性质的表现。最后,本文基于非关联塑性流动法则与NACC回映算法,提出应力的投影方法,解决试验应力超出屈服面的问题。本文基于有利断裂强化准则,实现屈服应力的演化,使材料在受强外力时能够得到良好的仿真结果。实验表明,本文方法实现的弹塑性固体能够更好的保持材料的结构性,并且能够在变形中保持材料体积守恒。本文提出的参数能够准确控制材料的变形,使其具有更可控的塑性行为。本文方法对于多种材料均能产生可观的断裂与破碎效果,为电影特效中的材料破碎场景提供可靠的制作方法。

关键词：弹塑性固体仿真屈服准则流动法则回映算法强化准则

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基于ABAQUS的弹塑性本构关系模型开发

低温建筑技术 2016年第6期38卷 47-49页

作者：邱伟民同济大学土木工程学院建筑工程系上海200092

根据塑性力学基本公式的谱分解形式,采用回映算法编制用户材料子程序,数值计算结果表明算法有效。

关键词：塑性力学线性塑性硬化谱分解回映算法数值一致切线刚度

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基于UH本构模型的软土深基坑数值分析

土工基础 2012年第1期26卷 33-36页

作者：甄文战中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

针对能反映超固结黏土的硬化、软化、剪缩和剪胀等应力应变特性及应力路径影响的UH本构模型,采用回映应力更新算法,编写了有限元材料子程序,实现了该模型在有限元ABAQUS软件中的应用;通过对单元试验进行三轴压缩及其它不同应力路径下的... 详细信息

针对能反映超固结黏土的硬化、软化、剪缩和剪胀等应力应变特性及应力路径影响的UH本构模型,采用回映应力更新算法,编写了有限元材料子程序,实现了该模型在有限元ABAQUS软件中的应用;通过对单元试验进行三轴压缩及其它不同应力路径下的加载及卸载模型预测,再现了超固结土在不同超固结比和应力路径时的变形和强度特性,验证了子程序的正确性。最后,采用UH本构模型材料子程序,使用有限元软件ABAQUS,对软土地层中的某地铁车站深基坑进行了数值分析,讨论了基坑变形及支护结构土压力的变化,通过数值计算结果和实测值的对比,验证了UH本构模型在软土基坑数值分析中的适用性和正确性。

关键词： UH本构模型回映算法深基坑超固结土有限元子程序

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双排钢板桩围堰局部化接触力学分析

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