k,0固结—ctc路径下砂土弹塑性本构模型

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1、华中科技大学硕士学位论文K<,0>固结—CTC路径下砂土弹塑性本构模型姓名：陈晓琳申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：王靖涛20051001摘要土是由固体颗粒水和气体组成的多相组合体这使得研究它的应力应变关系变得非常复杂近年来岩土应力应变关系的研究在得到了广泛的重视和发展这一方面是工程实践的推动需要人们对土的性状进行研究另一方面是随着计算机技术和数值计算方法的发展试验设备的进步使考虑土的较为真实的应力应变关系成为可能目前各国研究者已提出了相当多的岩土弹塑性本构模型这些大多基于塑性势理论寻找塑性势的解析表达式成为

2、建立应力应变关系的基本途径大量实验结果表明土体在荷载作用下的变形不仅取决于自身材料的性质而且与外界作用密切相关具有应力路径的相关性即在相同的起始和结束应力状态下所经历的应力路径不同土的应力应变曲线就不同然而现有的土本构模型大都忽略了应力路径的相关性而采用某种唯一性假设有些学者虽然研究了应力路径本构关系的影响但并未建立起相应的本构模型实际上在各种典型应力路径下获得的试验数据已蕴涵着材料应力应变关系的大量信息而从大量数据中提炼出所需要的信息正是反问题理论研究的内容传统的弹塑性本构模型研究方法是通过对实验数据进行分析根据塑

3、性势理论和一些经验假设归纳出土的本构关系的数学表达式但是对于性质受多种因素影响的岩土介质要找到一个很好反映本构关系的函数表达式是很困难的因此有必要探寻新的建模方法基于反问题理论的岩土本构关系数值建模方法对砂土弹塑性本构关系数值建模进行了比较系统的研究在K固结CTC路径下建立了砂土的弹塑性本构模型从0而为更真实地计算地基沉降提供了可能根据三轴试验的结果利用反演拟合的方法获得了整个p,q应力场中的应力应变关系并进行了可视化绘出了应力应变关系的三维曲面和相应的屈服轨迹通过图像可以直观的反映出应力路径对本构关系的影响将利用反

4、问题理论建立的本构模型带入到有限元程序中进行计算并与试验曲线进行对比结果表明该模型可以合理的描述各种应力路径下砂土的应力应变关系而且模型简单实用性强本文的数值建模与传统的数值建模方法相比能够更有效地反映岩土材料复杂的本构关系以及应力路径的影响1在K固结CTC路径下建立了砂土的弹塑性0I本构模型对用于分析地基沉降具有重要意义2模型的优越性在于考虑了应力路径的相关性对于不同应力路径应变的合理预测说明模型反映压硬性剪胀剪缩等土的特性且简单易懂实用性强关键词本构关系数值建模反问题理论应力路径IIAbstractSoilism

5、ultiphaseconsistedofsolidparticles,waterandgas,whichmakestheresearchofitsstress-strainrelationsgreatlydifficult.Recently,thetheoryofsoilconstitutiverelationshasbeenwidelyconcernedanddeveloped,becauseoftheimpulseofengineeringwhichcausedpeopletomakeresearchonthec

6、haractersofthesoilandtheadvancementofthecomputerscience.Progressofthelaboratorialequipmentandcalculationalmethodsmakesitpossibletofindoutthecomparativelyauthenticconstitutiverelationsofthesoil.Nowscholarsofmanycountrieshavebroughtforwardmanyelastoplasticconstit

7、utivemodelsofsoil,however,mostofwhicharebasedonplasticpotentialtheory,sofindingtheplasticpotentialfunctionbecomesthebasicapproachofbuildingthestress-strainrelations.Numerousexperimentsindicatethatsoildistortioncausedbytheloadisnotonlydecidedbyitsmaterialbutalso

8、hasgreatcorrelationwithexotericconditions,intheotherwords,whichhasrelationshipwiththestresspath.Althoughanexperimentisbeganandfinishedatthesameloadingconditions,itsstress-st