【摘要】：土的本構(gòu)模型是現(xiàn)代土力學(xué)的基本方程,土的本構(gòu)模型的研究對(duì)現(xiàn)代土力學(xué)的發(fā)展具有重要意義�，F(xiàn)有用于建立土的本構(gòu)模型的理論主要是基于傳統(tǒng)的金屬材料本構(gòu)理論,然而土的力學(xué)特性與金屬材料有很大的不同,直接應(yīng)用是不適合的,即使在其基礎(chǔ)上進(jìn)行修正,但由于傳統(tǒng)理論基本假設(shè)及理論基礎(chǔ)的限制,也還是存在一定的局限性。 廣義位勢(shì)理論從數(shù)學(xué)角度出發(fā)建立了土的統(tǒng)一的本構(gòu)模型理論體系,可克服金屬材料本構(gòu)理論的不足而又同時(shí)包含了傳統(tǒng)理論作為其特例,從而為土的本構(gòu)模型研究提供新的和更一般的理論。同時(shí),由于土的力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性,還有不少問(wèn)題有待于進(jìn)一步深入地研究。本文基于廣義位勢(shì)理論,針對(duì)目前土的本構(gòu)模型中存在的一些主要問(wèn)題展開(kāi)研究,提出了幾個(gè)簡(jiǎn)化的實(shí)用本構(gòu)模型并進(jìn)行了初步的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下： (1)從廣義位勢(shì)理論出發(fā),揭示了傳統(tǒng)位勢(shì)理論的數(shù)學(xué)實(shí)質(zhì)是在一定的假設(shè)條件下的坐標(biāo)變換問(wèn)題,因而傳統(tǒng)位勢(shì)理論可看作為廣義位勢(shì)理論在一定假設(shè)條件下的特例；并進(jìn)一步分析了傳統(tǒng)塑性位勢(shì)理論在描述土的塑性應(yīng)變?cè)隽糠较蚍俏ㄒ恍砸约巴恋姆枪草S性等問(wèn)題上的局限性,指出廣義位勢(shì)理論可為解決這些問(wèn)題提供更為廣闊的理論基礎(chǔ)。 (2)針對(duì)劍橋模型中采用的“能量方程”假設(shè)所帶來(lái)的模糊性,從數(shù)學(xué)角度出發(fā)重新構(gòu)建并發(fā)展劍橋模型,建立了基于廣義位勢(shì)理論的類(lèi)劍橋模型。該模型既保持了原有劍橋模型參數(shù)確定簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又具有了更明確的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；此外,該模型具有更大的靈活性,通過(guò)引入一個(gè)新的參數(shù),可建立考慮剪脹性的類(lèi)劍橋模型。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明：類(lèi)劍橋模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,且能夠反映剪脹性,效果優(yōu)于傳統(tǒng)的劍橋模型和修正劍橋模型。 (3)針對(duì)傳統(tǒng)塑性位勢(shì)理論在描述土的塑性應(yīng)變?cè)隽糠较蚍俏ㄒ恍砸约巴恋姆枪草S性問(wèn)題上的局限性,根據(jù)基于廣義位勢(shì)理論的擬彈性彈塑性模型提出了解決方法。該模型將塑性應(yīng)變?cè)隽堪雌渲饕獦?gòu)成特性分解為方向與應(yīng)力增量方向相關(guān)的擬彈性部分和方向由總應(yīng)力狀態(tài)確定的符合正交流動(dòng)法則的純塑性部分,這樣分解后建立的模型更符合土的實(shí)際變形機(jī)理,并可應(yīng)用于解決土的塑性應(yīng)變?cè)隽糠较蚍俏ㄒ恍砸约巴恋姆枪草S性問(wèn)題。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明：基于廣義位勢(shì)理論的擬彈性彈塑性模型能夠同時(shí)反映土的塑性應(yīng)變?cè)隽糠较虻奈ㄒ恍?高應(yīng)力水平)和非唯一性(低應(yīng)力水平),以及合理地描述主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中土的非共軸性,結(jié)果更符合實(shí)際。 (4)針對(duì)鄧肯—張模型基于廣義胡克定律的理論限制以及采用雙曲線(xiàn)函數(shù)擬合試驗(yàn)曲線(xiàn)的局限性,根據(jù)基于廣義位勢(shì)理論的數(shù)值彈塑性模型提出了解決方法。該模型既保留了鄧肯—張模型在參數(shù)確定方面的簡(jiǎn)單性,又可彌補(bǔ)鄧肯—張模型在反映土體剪脹性方面的缺陷。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明：基于廣義位勢(shì)理論的數(shù)值彈塑性模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,且能夠反映剪脹性,從而初步證明了該模型的合理性。 (5)基于FLAC3D軟件實(shí)現(xiàn)了基于廣義位勢(shì)理論的類(lèi)劍橋模型、擬彈性彈塑性模型和數(shù)值彈塑性模型的二次開(kāi)發(fā),并對(duì)三峽二期圍堰等幾個(gè)工程問(wèn)題進(jìn)行了分析。數(shù)值模擬結(jié)果表明：與共軸模型相比,基于廣義位勢(shì)理論的擬彈性彈塑性模型能夠考慮主軸旋轉(zhuǎn)對(duì)土體變形的影響；與鄧肯—張模型相比,基于廣義位勢(shì)理論的數(shù)值彈塑性模型能夠反映土體的剪脹特性,其計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果具有更好的一致性,從而進(jìn)一步驗(yàn)證了該模型的合理性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU43

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 包承綱 ,劉松濤 ,龔壁衛(wèi);長(zhǎng)江三峽圍堰混凝土防滲墻方案應(yīng)力應(yīng)變非線(xiàn)性有限元分析綜合報(bào)告[J];長(zhǎng)江水利水電科學(xué)研究院院報(bào);1986年01期

2 劉松濤;三峽深水圍堰堰體與防滲墻聯(lián)合作用研究[J];長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào);1997年01期

3 程展林,余劍平,丁紅順;水布埡面板堆石壩填料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系試驗(yàn)研究[J];長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào);1999年01期

4 沈珠江;土的三重屈服面應(yīng)力應(yīng)變模式[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);1984年02期

5 沈細(xì)中;張俊霞;蘭雁;馮夏庭;;修正D-P模型在三峽二期圍堰分析中的應(yīng)用[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年06期

6 殷宗澤;李宏;;三峽二期圍堰混凝土防滲墻的受力分析[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào);1987年01期

7 邵松桂;向大潤(rùn);;土石壩空間非線(xiàn)性和彈塑性的應(yīng)力應(yīng)變分析[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào);1987年05期

8 盧廷浩;向大潤(rùn);夏懷祖;;一種新的土體本構(gòu)模型的建議[J];河海大學(xué)學(xué)報(bào);1991年06期

9 劉元雪,鄭穎人;含主應(yīng)力軸旋轉(zhuǎn)的土體平面應(yīng)變問(wèn)題彈塑性數(shù)值模擬[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

10 范鏡泓;內(nèi)蘊(yùn)時(shí)間塑性理論及其新進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;1985年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 姚捷;基于廣義位勢(shì)理論的土的本構(gòu)模型的研究[D];武漢大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：2414248