砂土是典型的非連續(xù)碎散材料,天然沉積過程中顆粒受重力影響空間排列呈現明顯的方向取向,表現出各向異性,各向異性和離散性自然是砂土的根本特征�，F有多數本構模型都是基于連續(xù)性和各向同性假設的彈塑性理論建立,模型在描述細觀土顆粒形狀、大小以及排列方向對宏觀力學特性影響,以及在復雜加載方式、應力路徑等條件下各向異性對力學響應的影響等方面存在很大困難,而且建模相對復雜。亞塑性理論直接建立了應力應變的增量關系,避免大量偏微分方程的求解,建模簡捷,為此,本文基于亞塑性本構理論,采用宏細觀結合的方法,引入新的各向異性狀態(tài)變量建立各向異性模型,結合PFC2D/3D離散元軟件,從顆粒形狀、力鏈接觸、破壞規(guī)律等方面入手進行平面應變試驗以及真三軸試驗的模擬,通過模型的對比與分析,研究了砂土的各向異性及其離散特性的關系,其主要結論如下:（1）總結了 Wu等基于亞塑性理論建立的砂土各向異性本構模型的基本思路�；趶埩窟\算的基本規(guī)則,闡述了亞塑性本構理論由各向同性向各向異性的推導過程,通過對砂土破壞特性的描述,剖析了破壞面和流動法則的含義,考慮了孔隙率、沉積角度等對模型排水試驗的影響機理,分析了該理論的有效性與合理性... 

【文章來源】：寧夏大學寧夏回族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數】：124 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１連續(xù)介質力學本構關系分類??２．１．１張量運算的基本規(guī)則??

本構方程（２－６）并不能夠解釋砂土的固有各向異性，Ｗｕ等在橫觀各向同性的基礎上通過結??合本構方程（２－７）的框架構建了顆粒材料的固有各向異性亞塑性本構模型。在此，首先考慮橫觀??各向同性的影響因素，通過參照軸＆與各向同性軸ａ重合的坐標系，如圖２－３所示：??，個???？?＾?？?—？??Ｘ２??Ｖ??圖２－３坐標系統(tǒng)??在垂直于ｆｌ的平面中，材料被認為是各向同性的。主應力是通過參考軸；＜?與主應力方向對齊??的另一坐標系來定義。；ｃ，和；ｃ丨之間的角度０稱為層理角度。??針對于線性項對本模型中各向異性參數的引入沒有影響，而非線性項則影響較大，可以通過??參照縱坐標；＜，對非線性項進行修改并引入各向異性參數，而四階張量與函??數，勾）是無關的，其表達形式如下：??＋ｃｏｓ０ｃｏｓ０?—ｓｉｎ＾ｃｏｓ＾?０??Ａ?＝?—ｓｉｎ＾ｃｏｓ＾?＋ｓｉｎ＾ｓｉｎ?沒?０?（２－１０）??０?０?０??通過定義含有各向異性參數的四階張量函數：??Ｂ？ｋｉ?＝?４，＾＋＋?ｉＰ?＋?Ａｊ＾

?＼?…２０。??．丨??圖２－４?７Ｕ平面??鑒于固有各向同性函數的破壞面具有三個正交的對稱軸，而各向異性函數的屈服面只有一個??對稱軸，且一般情況下＾Ｔ（＜Ｔｙ）／８ｃｒｙ矣－［Ｌ（ｃｒｖ）］＿１Ａ＾（?Ｊ，７Ｖｙ）；圖２－４表不各向同性時亞塑性本構模型??的破壞曲線對沉積角的影響，所以破壞面（２－２２）的流動法則與（２－１９）是無關的。??２．３模型排水試驗的特點??２．３．１孔隙率的影響??由圖２－５和２－６中的應力應變曲線分析可知，在各向異性狀態(tài)下，當（／＝（＞時，隨著孔隙率的??增加，偏應力的峰值點基本保持恒定，從體變軸變曲線中可以看出砂土顆粒的剪縮現象特別明顯：??當Ｖ／＝１０時其力學行為的表現是先剪縮后剪脹，各向異性行為比較突出。??８｜?〇．〇ｊ???Ａ?－０．１??０?＃?—Ｏ－?ｖ?＝０．０??５?／?－０．２?１?一?Ｖ：＝〇?丨??４?｜?－〇－＇＝〇．〇?Ｉ?－＾－＇＝０．２??ｉ－３］?二“１?？－〇．３ｉ?－＾－ｖ．＝〇－３??Ｉ?Ｖｉ＝０?２?｜＾０￣Ｄ￣Ｑ￣ＣＭ＞￣Ｄ￣０￣Ｄ￣ＣＨ０￣Ｄ￣ａ￣Ｄ￣Ｄ￣Ｄ￣Ｃ）￣Ｑ￣０￣（??２?■＂?＇＝０．３?－０．４?＇／＼?Ｃ＊－Ｏ－１．?＞￣ｖ／＊＊－＜??１?．＇■＇、＾ＷＷｈＷｗ＇ｗＷＷＷＶｆＷＷｈＷｗＷｈ??０，?－０－５＇?Ｖ??＇＾７￣：；７￣＊７￣１？尸．一、一尸＇尸？一、??＇〇．（）?２

【參考文獻】：
期刊論文
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[6]考慮顆粒破碎對特征孔隙比影響的堆石體亞塑性本構模型[J]. 明華軍,孫開暢,徐小峰,史存鵬.  巖土力學. 2016(01)
[7]巖石裂隙組構的定量測定[J]. 李學豐,王興,袁琪.  巖石力學與工程學報. 2015(11)
[8]各向異性砂土剪切帶角度的理論分析[J]. 李學豐,袁琪,馬文國.  土木建筑與環(huán)境工程. 2015(04)
[9]砂土材料狀態(tài)相關臨界狀態(tài)各向異性模型[J]. 李學豐,袁琪,王興.  土木建筑與環(huán)境工程. 2015(03)
[10]基于非共軸理論的各向異性砂土應變局部化分析[J]. 李學豐,黃茂松,錢建固.  工程力學. 2014(03)



本文編號：3459756