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第五届全国岩土本构理论研讨会(第1号通知)

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1186-1186页

作者：第五届全国岩土本构理论研讨会组委会第五届全国岩土本构理论研讨会组委会

第五届全国岩土本构理论研讨会将于2024年10月26日-27日在北京举行。主办单位:中国土木工程学会土力学及岩土工程分会中国力学学会岩土力学专业委员会。承办单位:北京交通大学。

关键词：中国力学学会本构理论岩土力学承办单位研讨会中国土木工程学会第五届主办单位

盐溶液饱和黏土（膨润土）的本构理论及有限元分析

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盐溶液饱和黏土（膨润土）的本构理论及有限元分析

作者：袁书行浙江大学

学位级别：硕士

在核废料处理、石油和天然气储油层,临海地基处理及海洋工程等涉及岩土与环境相互作用的领域经常会遇到盐溶液饱和岩土材料,其中盐溶液中离子的化学活性会改变岩土材料的水力特性与变形性质,诱发其工程性能劣化甚至失效等岩土工程问题,... 详细信息

在核废料处理、石油和天然气储油层,临海地基处理及海洋工程等涉及岩土与环境相互作用的领域经常会遇到盐溶液饱和岩土材料,其中盐溶液中离子的化学活性会改变岩土材料的水力特性与变形性质,诱发其工程性能劣化甚至失效等岩土工程问题,从而带来严重的岩土工程灾害与环境污染问题。因此,为了分析盐溶液离子的化学活性对于饱和土体的变形与渗流性质的影响,准确预测含盐岩土体的变形行为,防止相应岩土与环境灾害的发生。本文基于混合物理论与溶液热力学原理建立了盐溶液饱和岩土材料的本构理论框架。并结合实际工程,在该框架的指导下建立了NaCl溶液饱和黏土(膨润土)的本构模型,分析了黏土的固结特性与离子的渗流-扩散规律。一是建立了NaCl溶液饱和黏土的本构模型。与以往研究不同,该理论采用溶质的质量分数作为化学状态变量来反映化学活性的影响;采用自由能势函数和耗散势函数分别建立岩土的弹性本构关系与塑性本构关系;将固相应变分解为孔隙率变化引起的骨架应变、固相材料变形引起的基质应变以及化学反应等物质交换引起的质量交换应变,用以凸显孔隙率在水-力-化学多场耦合机制中的关键作用。基于上述理论框架,建立了NaCl溶液饱和黏土的固相、流相本构关系以及溶质的渗流-扩散方程,并分析了经典渗透压公式的适用条件。通过与试验数据对比研究,说明该模型可以有效模拟盐溶液饱和黏土的等向压缩力学行为,从而表明了该理论框架可以指导考虑化学活性的盐溶液饱和岩土的建模工作。二是建立了NaCl溶液饱和膨润土的吸水溶胀本构模型。膨润土因其高膨胀性与低渗透性的特点经常被用作核废料等处置库的缓冲材料,赋存环境经常受到离子化学活性的影响。在该理论框架的指导下建立了NaCl溶液饱和膨润土的一维本构模型。盐溶液离子质量分数的增加会产生化学塑性应变,从而抑制其膨胀变形,使得其压缩性降低。与试验数据对比,该模型可以较好地模拟盐溶液饱和膨润土的膨胀与压缩变形行为。最后将该理论与修正剑桥模型相结合,建立了考虑剪切力影响的盐溶液饱和膨润土在三轴应力状态下的三维本构模型。三是进行有限元分析。对NaCl溶液饱和黏土的固结控制方程与溶质的渗流-扩散方程进行了有限元分析,并利用Fortran语言编制了计算程序,基于计算结果分析了不同参数下的黏土固结特性与离子扩散规律。分析结果表明在固结过程中离子的质量分数会呈现先减小后增加的趋势,直至与边界质量分数持平,渗透系数越大,离子质量分数减小的越明显;孔压逐渐减小直至固结结束。

关键词：混合物理论盐溶液饱和岩土本构理论化学活性一维固结等向压缩渗流-扩散过程有限元分析

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一类新型的散粒型土体本构理论

岩土力学 2007年第9期28卷 1801-1806页

作者：岑威钧朱岳明王修信东南大学土木工程学院南京210096 河海大学水利水电工程学院南京210098

详细地介绍了国际上近30才发展起来的具有独特建模思想的一类新型的散粒型土体本构建模理论——亚塑性本构理论。将该理论与经典的弹塑性理论进行比较后发现,亚塑性理论的本构表达式自动隐含了弹塑性理论中相对应的一些基本概念和假定,... 详细信息

详细地介绍了国际上近30才发展起来的具有独特建模思想的一类新型的散粒型土体本构建模理论——亚塑性本构理论。将该理论与经典的弹塑性理论进行比较后发现,亚塑性理论的本构表达式自动隐含了弹塑性理论中相对应的一些基本概念和假定,无需额外引入,因此增加了模型的客观性。以Gudehus-Bauer亚塑性模型为例,分析了模型在临界状态时的本构特征。此外,通过三轴试验和循环剪切试验的亚塑性数值模拟表明,亚塑性本构模型能很好地反映无黏性散粒型土体的非弹性、非线性及剪胀(剪缩)性等主要应力-应变特性。

关键词：散粒型土体本构理论亚塑性临界状态 Gudehus-Bauer模型数值模拟

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土的现代本构理论的发展回顾与展望

岩土工程学报 2018年第8期40卷 1363-1372页

作者：杨光华广东省水利水电科学研究院华南理工大学土木与交通学院广东省岩土工程技术研究中心

土的本构模型是现代土力学的核心和关键。自从剑桥弹塑性模型创立以来,土的本构模型历经了50多年的研究,建立的模型数以百计,但真正能为工程所应用的则很少,如何更好地发展岩土本构模型？为此,回顾和分析了各种建立岩土本构模型的理论,... 详细信息

土的本构模型是现代土力学的核心和关键。自从剑桥弹塑性模型创立以来,土的本构模型历经了50多年的研究,建立的模型数以百计,但真正能为工程所应用的则很少,如何更好地发展岩土本构模型？为此,回顾和分析了各种建立岩土本构模型的理论,认为要较好解决岩土本构模型的问题,首先要有适合岩土材料的本构理论,传统应用的一些理论用于岩土材料是有其局限性的。广义位势理论是一种普遍和方便的建模理论。本构模型的验证除在主空间上进行试验验证外,更合理的应该是进行边值问题的验证。同时,要使模型能用于工程设计,则应发展参数易于确定的模型,还需要解决模型参数的合理确定问题,对于天然岩土材料,由于取样扰动等的影响,室内参数与原位土差异较大,发展基于原位试验的模型参数确定方法,可能是解决的途径。

关键词：本构理论广义位势理论进展与展望

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聚合物基纳米复合材料跨层次本构理论模型

湘潭大学自然科学学报 2003年第4期25卷 22-27页

作者：张平尹久仁湘潭大学一般力学与工程材料研究所湖南湘潭411105

提出一种描述内部具有跨层次结构的材料的理论模型,并应用该模型对聚合物基纳米复合材料进行了分析研究.采用逐步均匀化的方法求得了各层次的材料参数间关系的表达式并给出解决问题的途径.

关键词：聚合物基纳米复合材料层次体系本构理论逐步均匀化

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饱和多孔介质的超粘弹性本构理论研究

应用数学和力学 2016年第6期37卷 584-598页

作者：胡亚元浙江大学建筑工程学院杭州310058

为了建立能考虑固体材料、多孔固体与流体可逆和不可逆变形的饱和多孔介质超粘弹性理论,以多孔固相为参考构型,以有效应力、材料真实应力和流相真实孔压作为状态变量,结合混合物均匀化响应原理获得各项均符合热力学功共轭特征的饱和多... 详细信息

为了建立能考虑固体材料、多孔固体与流体可逆和不可逆变形的饱和多孔介质超粘弹性理论,以多孔固相为参考构型,以有效应力、材料真实应力和流相真实孔压作为状态变量,结合混合物均匀化响应原理获得各项均符合热力学功共轭特征的饱和多孔介质能量平衡方程,根据非平衡热力学熵分解理论求得熵流和熵产.结果表明,超弹塑性理论是该理论的一个特例;多孔固体的总变形可分为固相间隙和材料变形两部分,间隙应变与Terzaghi有效应力构成功共轭对,材料应变与材料真实应力构成功共轭对.饱和多孔介质的自由能可分为固相和流相两部分.当固相间隙和材料变形解耦时,固相所含的自由能又可分为间隙和材料两部分.证明了Skempton有效应力不是饱和多孔介质的基本应力状态变量.

关键词：饱和多孔介质应力分析应变分析能量方程熵产本构理论

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宏观塑性本构理论的近代发展

力学学报 1989年第S1期21卷 18-30页

作者：匡震邦西安交通大学

本文简单地回顾了近30年来宏观塑性本构理论的主要发展,给出了近代理论的一个粗略概况,并适当地加入了作者的一些看法和工作。

关键词：本构理论循环塑性关联流动非关联流动不可逆过程热力学屈服面./

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织物及织物复合材料本构理论与试验研究进展

力学进展 2007年第2期37卷 205-213页

作者：王玮杜星文哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所黑龙江150001

织物复合材料具有高的抗损伤性,各方向的性能优于层合复合材料,因而引起人们的重视．织物增强复合材料由于其高比强度、易于制造和充分发展的织物技术等优点使其已经广泛用于航空、汽车和运动产品．由于使用这些材料越来越普遍,自动化... 详细信息

织物复合材料具有高的抗损伤性,各方向的性能优于层合复合材料,因而引起人们的重视．织物增强复合材料由于其高比强度、易于制造和充分发展的织物技术等优点使其已经广泛用于航空、汽车和运动产品．由于使用这些材料越来越普遍,自动化生产替代了手工生产,用精确的方法模拟材料的变形是必不可少的．为了精确的反映材料的行为,那么就需要描述材料力学性质的本构方程,而作为验证本构模型的试验是伴随着本构模型的发展而发展的．本文首先综述了织物及织物复合材料的发展和现状,接着重点介绍了织物及织物复合材料的本构理论的研究发展,并对织物及织物复合材料的斜拉伸试验、像框试验等内容进行了介绍．最后根据织物复合材料的最新进展对其未来的发展趋势进行了展望．

关键词：织物织物复合材料本构理论斜拉伸试验像框试验

电活性介电弹性体的本构理论和稳定性研究进展

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中国科学：技术科学 2015年第5期45卷 450-463页

作者：刘立武李金嵘吕雄飞李丰丰刘彦菊冷劲松哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080

电活性聚合物在外加电场诱导下能够改变形状或体积,不施加电场时,它又能恢复到原来的形状或体积,具有特殊的力学及电学性能.介电弹性体是制造驱动器、传感器、振动器和能量收集器等转换器的最有潜力电活性聚合物材料之一,在人工肌肉、... 详细信息

电活性聚合物在外加电场诱导下能够改变形状或体积,不施加电场时,它又能恢复到原来的形状或体积,具有特殊的力学及电学性能.介电弹性体是制造驱动器、传感器、振动器和能量收集器等转换器的最有潜力电活性聚合物材料之一,在人工肌肉、智能仿生、航空航天、机械、生物等领域都有广泛的应用潜力.本文首先简要综述了介电弹性体及其应用,然后重点介绍了介电弹性体EAP材料的理论研究进展,其中包括本构关系、机电稳定性、突跳稳定性、超大电致变形机理、许用区域描绘及其应用器件的失效分析.本文最后对介电弹性体电致活性聚合物软质材料相关研究进行了展望.

关键词：介电弹性体本构理论大变形稳定性许用区域应用器件失效