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循环稳定材料的棘轮行为:II.隐式应力积分算法和有限元实现

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工程力学 2005年第3期22卷 204-209页

作者：康国政西南交通大学应用力学与工程系四川成都610031

针对第一部分发展的、能够合理描述循环稳定材料棘轮行为的粘塑性本构模型,详细讨论该模型的数值计算方法和有限元实现。在径向回退(RadialReturn)和向后欧拉积分方法的基础上,结合连续迭代(SuccessiveSubstitution)方法,推导并建立了... 详细信息

针对第一部分发展的、能够合理描述循环稳定材料棘轮行为的粘塑性本构模型,详细讨论该模型的数值计算方法和有限元实现。在径向回退(RadialReturn)和向后欧拉积分方法的基础上,结合连续迭代(SuccessiveSubstitution)方法,推导并建立了针对循环粘塑性本构模型的、新的隐式应力积分算法。为了本构模型在大型有限元分析程序(如ABAQUS等)中的实现,针对有限元的整体节点迭代计算,推导和确立了一个新的、考虑率相关塑性的一致切线刚度矩阵(ConsistentTangentModulus)表达式。通过对一些算例的有限元分析,讨论了建立的隐式应力积分算法的优越性,同时对特定构件的棘轮行为进行了数值模拟,进而检验了有限元实现的合理性和必要性。

关键词：棘轮行为本构模型应力积分算法有限元实现粘塑性

基于统一屈服准则超固结土的应力诱导各向异性下负荷面模型

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岩土力学 2023年第7期44卷 1891-1900,1958页

作者：王智超彭乙芹秦云田英辉罗光财湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室湖南湘潭411105 湘潭大学土木工程学院湖南湘潭411105 墨尔本大学基建工程系澳大利亚维多利亚中国建筑第五工程局有限公司湖南长沙410000

为了描述中主应力对超固结土力学行为的影响,提出了一种表征土体超固结和应力诱导各向异性新的弹塑性本构模型。采用统一表述Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai 4种屈服准则的形状函数g(θ),将其引入到下负荷... 详细信息

为了描述中主应力对超固结土力学行为的影响,提出了一种表征土体超固结和应力诱导各向异性新的弹塑性本构模型。采用统一表述Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Lade-Duncan和Matsuoka-Nakai 4种屈服准则的形状函数g(θ),将其引入到下负荷面模型中修改临界状态破坏线的斜率M值,从而实现新模型中M值能随洛德角θ改变而变化;选择塑性偏应变增量为迭代变量,利用Newton-Raphson迭代开发了新模型的应力积分算法,编写了UMAT子程序,成功将新模型嵌入大型商业有限元软件ABAQUS中。结果表明:新模型能同时表征土体的超固结、剪胀和应力诱导各向异性,预测结果与试验数据吻合良好;新模型物理意义明确表述简单,便于工程推广应用;新模型的应力积分算法收敛速度快,每个增量步所需的迭代次数少,收敛精度高,算法运行稳定可靠。

关键词：超固结土各向异性统一屈服准则下负荷面应力积分算法

基于修正Mohr-Coulomb准则的弹塑性本构模型及其数值实施

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岩土力学 2010年第7期31卷 2051-2058页

作者：贾善坡陈卫忠杨建平陈培帅长江大学城市建设学院湖北荆州434023 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

针对Mohr-Coulomb准则高估岩土体抗拉性能的局限性,建立考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型;系统地论述隐式本构积分算法的主要内容,推导相应的一致性刚度矩阵。以ABAQUS软件为平台,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构... 详细信息

针对Mohr-Coulomb准则高估岩土体抗拉性能的局限性,建立考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型;系统地论述隐式本构积分算法的主要内容,推导相应的一致性刚度矩阵。以ABAQUS软件为平台,采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序,对单轴拉伸试验和三轴压缩试验进行数值模拟,对比分析ABAQUS自带模型和自编模型的优劣,结果表明编写的修正Mohr-Coulomb模型能够有效地反映岩土介质的抗拉性能,弥补了ABAQUS自带模型的不足。

关键词：修正Mohr-Coulomb准则本构模型应力积分算法 UMAT

循环硬化材料本构模型的隐式应力积分和有限元实现

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计算力学学报 2005年第5期22卷 579-584页

作者：康国政西南交通大学应用力学与工程系四川成都610031

针对新发展的、能够描述循环硬化行为应变幅值依赖性的粘塑性本构模型,讨论了它的数值实现方法。首先,为了能够对材料的循环棘轮行为(R atcheting)和循环应力松弛现象进行描述,对已有的本构模型进行了改进;然后,在改进模型的基础上,建... 详细信息

针对新发展的、能够描述循环硬化行为应变幅值依赖性的粘塑性本构模型,讨论了它的数值实现方法。首先,为了能够对材料的循环棘轮行为(R atcheting)和循环应力松弛现象进行描述,对已有的本构模型进行了改进;然后,在改进模型的基础上,建立了一个新的、全隐式应力积分算法,进而推导了相应的一致切线刚度(Con-s isten t T angen tM odu lus)矩阵的表达式;最后,通过ABAQU S用户材料子程序UM AT将上述本构模型进行了有限元实现,并通过一些算例对一些构件的循环变形行为进行了有限元数值模拟,讨论了该类本构模型有限元实现的必要性和合理性。

关键词：粘塑性循环硬化棘轮行为应力积分算法有限元

基于能量耗散修正的Boom clay上下加载面模型及其数值实施

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岩石力学与工程学报 2015年第6期34卷 1218-1227页

作者：龚哲陈卫忠于洪丹马永尚袁克阔李香玲中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 Euridice SCK·CEN比利时核研究中心比利时摩尔2400

针对剑桥模型不适用于超固结土和结构性土的局限性,引入上下加载面模型以描述Boom clay的结构性;基于Boom clay的屈服面的特点,通过修改能量耗散函数对上下加载面的形状进行了修正,构造一个更好地反映其特性的弹塑性模型;以有限元程序AB... 详细信息

针对剑桥模型不适用于超固结土和结构性土的局限性,引入上下加载面模型以描述Boom clay的结构性;基于Boom clay的屈服面的特点,通过修改能量耗散函数对上下加载面的形状进行了修正,构造一个更好地反映其特性的弹塑性模型;以有限元程序ABAQUS的UMAT子程序接口为平台,采用隐式积分算法——最近点映射法(closest point projection method,CPPM)实现了模型的二次开发;最后利用该模型对不同围压下的Boom clay不排水三轴试验进行了模拟,并将该模型的计算结果与修正剑桥模型的计算结果以及试验实测结果进行比较,结果表明,该模型能较好地反映Boom clay在剪切过程中的结构性演化,且在一定程度上纠正了常规上下加载面模型高估重超固结土峰值强度而低估正常固结土和轻超固结土峰值强度的问题。

关键词：土力学上下加载面能量耗散超固结结构性应力积分算法

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弹塑性损伤蠕变模型的有限元数值实施

水利与建筑工程学报 2020年第1期18卷 44-50页

作者：崔贤张涛黄文雄河海大学力学与材料学院江苏南京210098

利用有限元软件ABAQUS为平台,采用隐式应力积分回映算法编制了UMAT子程序。对不同围压下的三轴压缩试验和蠕变试验进行有限元数值模拟,并与试验结果进行对比分析,结果表明所编写的本构模型数值模拟结果与试验结果非常接近,可以有效反映... 详细信息

利用有限元软件ABAQUS为平台,采用隐式应力积分回映算法编制了UMAT子程序。对不同围压下的三轴压缩试验和蠕变试验进行有限元数值模拟,并与试验结果进行对比分析,结果表明所编写的本构模型数值模拟结果与试验结果非常接近,可以有效反映软岩的力学特性,丰富了ABAQUS的材料库。采用该模型对地下开挖进行数值计算,得到了岩体表面的位移关系和洞口顶部的下沉随时间的变化规律,结果表明该子程序是正确和可信的,可以为地下工程分析提供合理的建议。

关键词：本构模型塑性蠕变损伤应力积分算法