巖土介質(zhì)模糊彈塑性本構(gòu)模型的研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，交通建設(shè)工程越來越多，尤其是高速公路和高速鐵路的建設(shè)更是如火如荼，而在交通荷載作用下路基、邊坡等工程的穩(wěn)定性就成了必須要面對的問題，是否能建立一個反映在循環(huán)荷載作用下路基、邊坡動力特性的本構(gòu)模型是問題的核心。在經(jīng)典塑性理論中，初始屈服面是確定的，這導(dǎo)致了塑性界面的不連續(xù)，而大量實(shí)驗(yàn)表明，巖土介質(zhì)屈服面是模糊的，這與經(jīng)典塑性理論是矛盾的；在循環(huán)荷載作用下，循環(huán)加卸載過程需要多個數(shù)學(xué)表達(dá)式表示，不利于模型的計(jì)算。

2、r>　　鑒于這兩個問題，在循環(huán)荷載作用下，本文建立了一個能夠反映巖土介質(zhì)動力性質(zhì)的模糊彈塑性本構(gòu)模型，該模型從經(jīng)典塑性理論出發(fā)，將隸屬度函數(shù)引入到經(jīng)典塑性模型中，使得塑性模型在經(jīng)典屈服面內(nèi)部也能屈服，通過引入隸屬度函數(shù)使得模型的塑性界面連續(xù)，應(yīng)力空間中的任意一點(diǎn)都對應(yīng)著一個塑性隸屬度值，且由該值來確定塑性應(yīng)變的大小，使得塑性應(yīng)變的發(fā)生以及塑性應(yīng)變的大小都由隸屬度函數(shù)來控制，該模型能夠反映巖土介質(zhì)塑性屈服界面的模糊性；在循環(huán)加卸載過程該模

3、型通過隸屬度函數(shù)的演化規(guī)律來代替復(fù)雜的數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而使計(jì)算得到了簡化。
　　本文研究了塑性隸屬度函數(shù)的演化規(guī)律，討論了三角形塑性隸屬度函數(shù)在單向循環(huán)加卸載、對稱循環(huán)加卸載以及非對稱循環(huán)加卸載情況下的塑性隸屬度演化規(guī)律，根據(jù)隸屬度函數(shù)修正了塑性流動法則，模型引入了對最大預(yù)應(yīng)力具有部分記憶的功能，從而模型在循環(huán)荷載作用下具有塑性應(yīng)變累積作用。
　　針對劍橋模型和 L-D兩個塑性模型進(jìn)行了研究，將經(jīng)典塑性屈服函數(shù)模糊化，利用相關(guān)

4、聯(lián)流動法則得到了模糊彈塑性本構(gòu)模型，為了驗(yàn)證模型的有效性，進(jìn)行了室內(nèi)常規(guī)三軸實(shí)驗(yàn)和單向循環(huán)加卸載實(shí)驗(yàn)，通過對比分析模型結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，模糊劍橋彈塑性模型和模糊L-D彈塑性本構(gòu)模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合都較好，驗(yàn)證了模型的有效性。
　　基于ABAQUS軟件的UMAT平臺，利用Fortran語言編寫了模糊劍橋彈塑性模型和模糊L-D彈塑性本構(gòu)模型的材料子程序，利用模糊劍橋彈塑性模型對路基塑性變形問題進(jìn)行了研究，得到了路基豎向位移、應(yīng)力、