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黄土的软化本构模型

夏旺民  
【摘要】: 本文通过对洛惠渠五洞Q_1黄土进行常规三轴试验,分析和探讨黄土变形强度特性,建立Q1黄土的软化本构模型,这不仅为洛惠渠五洞的简易盾构法施工的力学响应分析及其施工优化提供了最基本,最需要的计算条件,而且为当前土力学研究的热点——土的软化本构模型拓展了新的思路。通过研究,本文主要取得了如下一些有益的成果: 首先,通过常规三轴试验揭示了Q1黄土的应力应变软化和剪胀特性。对软化型应力应变曲线提出用驼峰曲线模拟,对体变曲线也提出用能反映剪胀的驼峰曲线模拟,建立了Q1黄土的非线性弹性K、G模型。作流线和势线,揭示了势线的硬化部分和软化部分具有相同的椭圆曲线形式,采用椭圆来表示塑性势函数,以求待定塑性功函数为硬化参数的方法建立了Q1黄土的软化型弹塑性本构模型。 从热力学定律和内变量理论出发,在对常规三轴试验数据和土样的破坏特性分析的基础上,认为土体在受力过程中将产生弹性变形、塑性变形和不可逆损伤变形。假定两类不可逆变形都服从Drucker公设,根据试验数据确定以塑性功为硬化参数的塑性加载函数。认为损伤主要由于剪切产生,假定损伤势函数与塑性部分的塑性剪应变等值线具有相同的形式,通过试验数据拟合得到损伤势函数,然后根据损伤理论推导建立Q1黄土的弹塑性损伤本构模型。 最后,将三种模型的计算曲线与试验曲线进行比较,表明三种模型均能模拟土的软化和剪胀特性。非线性模型可以模拟峰值前的硬化部分,但不能很好模拟软化段较陡的降落;弹塑性模型基本能够模拟土体变形的全过程,但对软化段的模拟有一定偏离不如硬化段好;弹塑性损伤模型模拟土的变形特性效果最好,可以对土的 西安理工大学硕士学位论文 一 变形全过程较好的模拟,并能根据损伤变量的大小和变化定量评价土体在不同变形 阶段的破坏程度。


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