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离子型稀土矿体的剪胀特性及其弹塑性本构模型的构建

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中国有色金属学报 2020年第8期30卷 1957-1966页

作者：洪本根胡世丽罗嗣海王钰霖王观石江西理工大学资源与环境工程学院赣州341000 江西理工大学建筑与测绘工程学院赣州341000

通过塑性功增量分析离子型稀土矿体的剪胀特性,并在修正剑桥模型剪胀方程的基础上,提出离子型稀土矿体的剪胀方程,从而构建出适用于离子型稀土矿体的弹塑性本构模型。结果表明:1)所构建新的剪胀方程能够较好地描述离子型稀土矿体的剪胀... 详细信息

通过塑性功增量分析离子型稀土矿体的剪胀特性,并在修正剑桥模型剪胀方程的基础上,提出离子型稀土矿体的剪胀方程,从而构建出适用于离子型稀土矿体的弹塑性本构模型。结果表明:1)所构建新的剪胀方程能够较好地描述离子型稀土矿体的剪胀比和其应力比之间的关系;2)确定了模型在一般应力状态下的弹塑性刚度矩阵,证明其对离子型稀土矿体的室内三轴CD试验结果具有较好的拟合效果,并进一步通过室内等p三轴试验和减p三轴试验验证了模型的有效性。

关键词：离子型稀土矿体剪胀方程弹塑性本构模型三轴试验

考虑细观结构演化的非饱和Q_3原状黄土弹塑性本构模型

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岩土力学 2018年第5期39卷 1553-1563页

作者：姚志华连杰陈正汉朱元青方祥位空军工程大学机场建筑工程系陕西西安710038 陆军勤务学院土木工程系重庆401311 南部战区陆军第一工程科研设计所广东广州510515

Q_3原状黄土是典型的非饱和土,具有明显的结构性,其力学变形特征与结构性密切相关。建立黄土的本构模型有必要考虑加载和湿陷过程中结构演化特征,才能真实地反映原状黄土的固有特性。假设原状黄土的屈服应力是重塑黄土与结构性两者的耦... 详细信息

Q_3原状黄土是典型的非饱和土,具有明显的结构性,其力学变形特征与结构性密切相关。建立黄土的本构模型有必要考虑加载和湿陷过程中结构演化特征,才能真实地反映原状黄土的固有特性。假设原状黄土的屈服应力是重塑黄土与结构性两者的耦合,基于细观结构演化规律,考虑吸力和结构性的影响,提出了一个非饱和Q_3原状黄土的弹塑性本构模型。模型包括土骨架变形与水量变化两个方面,土骨架变形方面以修正Barcelona非饱和土弹塑性模型为基础,引入通过CT三轴试验获得的Q_3原状黄土加载-湿陷过程中的结构演化方程,分别得到描述土骨架在加载和湿陷过程的本构模型,以突出加载和湿陷过程中结构性对变形的影响;水量变化方面则采用广义土-水特征曲线描述,以反映净平均应力和偏应力对持水性的影响。模型总计22个材料参数,均可由试验确定。通过对比若干试验数据与模型计算结果,初步验证了模型的合理性。建立的考虑结构性的弹塑性本构模型为深化认识黄土力学特性提供了可能,并为有效分析黄土地基湿陷变形提供了一定借鉴。

关键词： Q3黄土结构性湿陷变形弹塑性本构模型

考虑应力主轴循环旋转效应的砂土弹塑性本构模型

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岩石力学与工程学报 2009年第9期28卷 1918-1927页

作者：童朝霞张建民张嘎北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

已有试验研究表明,应力主轴循环旋转条件下砂土具有以下基本变形规律:(1)体应变随循环周数的增加而增加,但增加速率随其自身累积值的增加呈递减趋势;(2)剪应力–剪应变关系曲线存在明显的滞回圈,随循环周数的增加,滞回圈由未封闭型转化... 详细信息

已有试验研究表明,应力主轴循环旋转条件下砂土具有以下基本变形规律:(1)体应变随循环周数的增加而增加,但增加速率随其自身累积值的增加呈递减趋势;(2)剪应力–剪应变关系曲线存在明显的滞回圈,随循环周数的增加,滞回圈由未封闭型转化为封闭型;(3)应力主轴旋转条件下砂土的非共轴流动具有分段特征;(4)中主应力系数对应力主轴循环旋转条件下砂土的变形有重要影响,体应变的累积速率随中主应力系数的增加而增加。基于对上述应力主轴循环旋转条件下砂土的基本变形规律的认识,采用将主应力幅值变化以及应力主轴旋转产生的塑性变形单独加以考虑的办法,建立一个可合理考虑应力主轴循环旋转效应的砂土弹塑性本构模型,并对该模型在包含应力主轴旋转的多种复杂循环应力路径下的有效性进行验证。数值模拟结果与试验结果的对比表明:该模型可较好地考虑应力主轴循环旋转效应,对不同条件下各应变分量及体应变的发展历程能够进行较为合理的模拟,初步验证了该模型良好的适用性及有效性。

关键词：土力学应力主轴旋转砂土弹塑性本构模型

基于广义Hoek-Brown准则的弹塑性本构模型及其数值实现

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工程力学 2016年第2期33卷 41-49页

作者：朱合华黄伯麒张琦齐磊同济大学土木工程防灾国家重点实验室岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 上海同岩土木工程科技有限公司上海200092

Hoek-Brown强度准则在岩石及岩体工程中得到了广泛的应用,而目前基于该准则建立起的弹塑性本构模型在理论上还存在着一些不足;考虑到不同围压条件下的岩石材料塑性形变发展特征,提出了基于分段隐式修正塑性势的塑性流动法则,解决了其它... 详细信息

Hoek-Brown强度准则在岩石及岩体工程中得到了广泛的应用,而目前基于该准则建立起的弹塑性本构模型在理论上还存在着一些不足;考虑到不同围压条件下的岩石材料塑性形变发展特征,提出了基于分段隐式修正塑性势的塑性流动法则,解决了其它基于广义H-B准则所建立的本构模型中塑性流动方向不连续及需额外引入参数等问题;采用基于误差控制的改进欧拉中点积分算法,对该本构模型进行了数值实现并给出了单积分点层次的结果验证;进一步将成果嵌入到了同济曙光岩土工程三维数值平台(Geo FBA3D)当中,并给出了一类经典弹塑性力学问题的计算结果验证以及其在隧道工程中的典型应用算例。

关键词：广义Hoek-Brown准则修正塑性势弹塑性本构模型本构积分算法本构模型的开发与应用

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堆石料状态相关弹塑性本构模型

岩土力学 2019年第8期40卷 2891-2898页

作者：刘斯宏沈超敏毛航宇孙屹河海大学水利水电学院

堆石料的强度变形特性与初始孔隙及应力状态等因素相关。建立了能够预测不同初始孔隙与初始围压影响的堆石料弹塑性本构模型。在剑桥类本构模型框架内,模型能够反映随着孔隙与围压的增大,变形特性由剪胀趋于剪缩的规律。模型采用了基于... 详细信息

堆石料的强度变形特性与初始孔隙及应力状态等因素相关。建立了能够预测不同初始孔隙与初始围压影响的堆石料弹塑性本构模型。在剑桥类本构模型框架内,模型能够反映随着孔隙与围压的增大,变形特性由剪胀趋于剪缩的规律。模型采用了基于颗粒体材料细观结构变化的屈服函数和非关联流动准则,提出了能够反映堆石料正常固结线不唯一的硬化参数。为了反映状态相关性,假定堆石料存在唯一的临界状态面,探讨了考虑状态相关性需要满足的数学条件,从而对剪胀方程与硬化参数进行了修正。提出了基于粒子群优化算法的模型参数快速确定方法,将某筑坝堆石料不同初始孔隙比与围压条件下模型预测结果与三轴试验结果对比,验证了模型的合理性。

关键词：堆石料弹塑性本构模型状态相关性屈服函数剪胀方程硬化规律

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非饱和膨胀土的弹塑性本构模型研究

岩土工程学报 2005年第7期27卷 832-836页

作者：曹雪山河海大学交通学院江苏南京210098

Alonso(1999)提出的膨胀土模型存在着微观结构参数难以确定的缺点。本文在阐述膨胀土干湿循环试验后,对膨胀土的结构特征进行了分析,并研究了膨胀土的微观变形机理。认为膨胀土宏观上的胀缩塑性变形是由两部分塑性变形组成,一部分是微... 详细信息

Alonso(1999)提出的膨胀土模型存在着微观结构参数难以确定的缺点。本文在阐述膨胀土干湿循环试验后,对膨胀土的结构特征进行了分析,并研究了膨胀土的微观变形机理。认为膨胀土宏观上的胀缩塑性变形是由两部分塑性变形组成,一部分是微观结构层次中集聚体胀缩变形耦合后形成的微—宏观结构耦合变形,另一部分是宏观结构塑性变形。由此,本文改进了膨胀土模型,利用宏观结构层次的参数和微-宏观结构变形耦合参数t计算前部分变形,而后部分变形仍按低塑性非饱和土的弹塑性变形计算。最后通过计算实例表明:模型的结论与试验相近。

关键词：非饱和膨胀土微-宏观结构耦合变形改进膨胀土模型弹塑性本构模型

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无黏性砂土受载累积变形的弹塑性本构模型

北京理工大学学报 2013年第3期33卷 254-256,295页

作者：吕唯唯顾亮黄雪涛北京理工大学机械与车辆学院北京100081

基于经典弹塑性本构模型框架和双硬化模型,选用两种不同屈服面,建立了一种无黏性砂土弹塑性本构模型.该模型能计算履带车辆行驶工况下,地面无黏性砂土受反复载荷作用下的累积变形;另外针对砂土材料在剪切条件下发生剪胀现象,结合剑桥模... 详细信息

基于经典弹塑性本构模型框架和双硬化模型,选用两种不同屈服面,建立了一种无黏性砂土弹塑性本构模型.该模型能计算履带车辆行驶工况下,地面无黏性砂土受反复载荷作用下的累积变形;另外针对砂土材料在剪切条件下发生剪胀现象,结合剑桥模型的剪胀公式,模型引入无黏性砂土的剪胀性参数,以描述土壤在剪切力作用下的变形.研究结果表明,该模型能够反映无黏性砂土在车辆行驶过程中的累积塑性变形,便于计算机仿真分析.

关键词：弹塑性本构模型剪胀性累积塑性变形

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考虑组构演化的砂砾土弹塑性本构模型

岩土力学 2024年第11期45卷 3197-3211页

作者：徐斌王星亮庞锐陈柯好大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 河北工程大学河北省智慧水利重点实验室河北邯郸056038

考虑组构演化效应对于真实、准确地描述无黏性土在循环加载过程中的宏观力学行为具有重要意义。在砂砾土单调加载条件下构建的非线性剪胀方程的基础上,引入反映其循环荷载条件下剪胀阶段组构演化的剪胀内变量,基于广义塑性理论框架建立... 详细信息

考虑组构演化效应对于真实、准确地描述无黏性土在循环加载过程中的宏观力学行为具有重要意义。在砂砾土单调加载条件下构建的非线性剪胀方程的基础上,引入反映其循环荷载条件下剪胀阶段组构演化的剪胀内变量,基于广义塑性理论框架建立了反映砂砾土静力及液化全过程力学特性的弹塑性本构模型。对比考虑组构演化效应前后砂砾土液化变形、应力路径和超孔隙水压力发展规律,说明了组构演化效应对于模拟砂砾土液化响应的重要影响。通过开展一系列砂砾土静、动力大型三轴试验并结合相关文献试验结果对模型性能进行了验证。结果表明该模型总体上能够合理反映砂砾土在静力排水条件下应力-应变-体变特性以及在液化过程中超孔隙水压力的累积与消散、应力路径演化和液化变形发展情况,可为砂砾土工程数值模拟提供有力的本构工具。

关键词：砂砾土液化组构演化非线性剪胀方程弹塑性本构模型

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一个基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型

岩土工程学报 2017年第5期39卷 777-783页

作者：刘斯宏邵东琛沈超敏王子健河海大学水利水电学院江苏南京210098 浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

针对粗粒料的剪胀特性和强度非线性,在经典弹塑性理论框架内,建立了一个基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型。模型采用基于颗粒材料细观结构变化推导得到的屈服函数,在此基础上由非相关联流动法则得到的剪胀方程,结合粗粒料典型的三轴... 详细信息

针对粗粒料的剪胀特性和强度非线性,在经典弹塑性理论框架内,建立了一个基于细观结构的粗粒料弹塑性本构模型。模型采用基于颗粒材料细观结构变化推导得到的屈服函数,在此基础上由非相关联流动法则得到的剪胀方程,结合粗粒料典型的三轴压缩试验结果,引入一种无黏性土的压缩模式,构造了能够统一描述粗粒料剪胀、剪缩特性的硬化参数。阐述了由常规三轴试验和等向压缩试验确定模型全部7个参数的方法。对3种粗粒料三轴压缩试验结果进行了预测,预测结果与试验结果吻合良好,说明模型能够合理地反映粗粒料的应力变形特性。

关键词：粗粒料细观结构屈服函数剪胀性弹塑性本构模型