《岩土塑性力学原》ppt课件

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1、岩土塑性力学原理——广义塑性力学Monday,September20,2021郑颖人院士1主要内容概论应力－应变及其基本方程屈服条件与破坏条件塑性位势理论加载条件与硬化规律广义塑性力学中的弹塑性本构关系广义塑性力学中的加卸载准则包含主应力轴旋转的广义塑性力学岩土弹塑性模型2第1章概论岩土塑性力学的提出岩土材料的试验结果岩土塑性力学与传统塑性力学不同点岩土本构模型的建立岩土材料的基本力学特点岩土塑性力学及其本构模型发展方向3岩土塑性力学的提出材料受力三个阶段：弹性→塑性→破坏弹性力学塑性力学破坏力学断裂力学等4塑性力学与弹性力学的不同点：存在塑性变形应力应变非线性加载、卸载变形规律不同受应力历

2、史与应力路径的影响岩土塑性力学的提出56力学要解决的问题：已知应力矢量(方向与大小)求应变矢量(方向与大小)弹性力学:(单轴情况)与弹性力学理论及材料宏观试验参数有关塑性力学:岩土塑性力学的提出Q—塑性势函数、F—屈服函数；H—硬化函数。7传统塑性力学：基于金属材料的变形机制①传统塑性位势理论：（给出应变增量的方向）②屈服条件与硬化规律：（给出应变增量的大小）传统塑性力学应用于岩土材料并进一步发展岩土塑性力学岩土塑性力学的提出8塑性力学发展历史1864年Tresca准则出现，建立起经典塑性力学；19世纪40年代末，提出Drucker塑性公论，经典塑性力学完善；1773年Coulomb提出的土

3、质破坏条件，其后推广为莫尔—库仑准则；1957年Drucker提出考虑岩土体积屈服的帽子屈服面；1958年Roscoe等人提出临界状态土力学，1963年提出剑桥模型。岩土塑性力学建立。9岩土塑性力学及其本构模型发展方向建立和发展适应岩土材料变形机制的、系统的、严密的广义塑性力学体系理论、试验及工程实践相结合，通过试验确定屈服条件及其参数，以提供客观与符合实际的力学参数建立复杂加荷条件下、各向异性情况下、动力加荷以及非饱和土情况下的各类实用模型引入损伤力学、不连续介质力学、智能算法等新理论，宏细观结合，开创土的新一代结构性本构模型岩土材料的稳定性、应变软化、损伤、应变局部化（应力集中)与剪切带

4、等问题10岩土材料的试验结果土的单向或三向固结压缩试验：土有塑性体变初始加载：卸载与再加载：11土的三轴剪切试验结果：（1）常规三轴土有剪胀（缩）性；土有应变软化现象；岩土材料的试验结果12（2）真三轴：土受应力路径的影响岩土材料的试验结果b=0常理试验；随b增大，曲线变陡，出现软化，峰值提前，材料变脆。13应力应变曲线：硬化型：双曲线软化型：驼峰曲线压缩型：压缩剪胀型：先缩后胀压缩剪胀型：先缩后胀对应体变曲线对应体变曲线相应地，可把岩土材料分为3类压缩型：如松砂、正常固结土硬化剪胀型：如中密砂、弱超固结土软化剪胀型：如岩石、密砂与超固结土岩土材料的试验结果14岩土材料的基本力学特点压硬性等

5、压屈服特性剪胀性应变软化特性与应力路径相关性岩土系颗粒体堆积或胶结而成的多相体，算多相体的摩擦型材料。基本力学特性：15岩土塑性力学与传统塑性力学不同点球应力与偏应力之间存在交叉影响；考虑等向压缩屈服屈服准则要考虑剪切屈服与体积屈服，剪切屈服中要考虑平均应力；Kp，Ks，Gp，Gs——弹塑性体积模量，剪缩模量，压硬模量，弹塑性剪切模量16岩土塑性力学与传统塑性力学不同点考虑摩擦强度；考虑体积屈服；考虑应变软化；不存在塑性应变增量方向与应力唯一性；不服从正交流动法则；应考虑应力主轴旋转产生的塑性变形。1718洛德参数与受力状态19洛德参数与受力状态纯拉时，纯剪时，纯压时，20洛德参数与受力状态

6、主偏应力方程，三角恒等式模拟，、、、、21岩土本构模型建立理论、实验（屈服面、参数）要求符合力学与热力学理论，反映岩土实际变形状况、简便广义塑性理论为岩土本构模型提供了理论基础，由试验确定屈服条件进一步增强了岩土本构的客观性，从而把岩土本构模型提高到新的高度22第2章应力-应变及其基本方程一点的应力状态应力张量分解及其不变量应力空间与平面上的应力分量应力路径应变张量分解应变空间与应变平面应力和应变的基本方程23一点的应力状态yxz24一点的应力状态应力张量不变量主应力方程：应力张量第一不变量，是平均应力p的三倍。25应力张量分解及其不变量球应力张量偏应力张量应力张量应力球张量不变量：、、

7、26应力张量分解及其不变量应力偏量Sij的不变量在岩土塑性理论中，常用I1、J2、J3表示一点的应力状态（八面体剪应力倍数）（与剪应力方向有关）27应力张量分解及其不变量等斜面与八面体132等斜面正八面体54.44°28应力张量分解及其不变量八面体上正应力：八面体上剪应力：广义剪应力q或应力强度i：纯剪应力s（剪应力强度）：单向受拉时，；常规三轴时，纯剪应力，29应力空间与平面上的应力分量主应力空间与