本文關(guān)鍵詞：中密實(shí)砂土的三剪統(tǒng)一剪脹性本構(gòu)模型及ABAQUS的二次開發(fā)

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【摘要】：剪脹性是砂土的最基本、最重要的性質(zhì)之一,研究剪脹性的砂土本構(gòu)模型有一定的研究意義。本文的主要內(nèi)容就是同時考慮剪脹性與三剪統(tǒng)一屈服準(zhǔn)則。以修正劍橋模型為基礎(chǔ),考慮中密實(shí)砂土的剪脹性對劍橋模型的修正,同時依據(jù)三剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論來進(jìn)一步修正破壞應(yīng)力比,屈服方程,硬化參量等。之后依據(jù)力學(xué)原理,推導(dǎo)出新模型的彈塑性剛度矩陣就可以推導(dǎo)出一個基于三剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論并且包含砂土性質(zhì)的新本構(gòu)模型。以江西南昌地區(qū)砂土作為研究對象本文對研究對象進(jìn)行了大量的三軸試驗(yàn),著重進(jìn)行了固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)以及固結(jié)排水三軸試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅能體現(xiàn)南昌地區(qū)砂土的特點(diǎn),同時還能夠驗(yàn)證新模型的部分正確性。介紹了利用ABAQUS用戶自定義材料子程序接口(UMAT),使用Fortran語言編寫出了砂土的三剪統(tǒng)一剪脹性本構(gòu)模型的有限元子程序,模擬了三軸試驗(yàn)在不同排水條件下的應(yīng)力應(yīng)變等曲線。將模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,再次驗(yàn)證新模型的使用性。利用二次開發(fā)后的ABAQUS軟件進(jìn)行真三軸模擬試驗(yàn)討論中主應(yīng)力影響系數(shù)b的影響。在不排水條件下,隨著中主應(yīng)力影響系數(shù)增加,峰值應(yīng)力會有小幅度的增加。但影響不大。而在排水條件下,應(yīng)力應(yīng)變曲線變化階段的增長速率會隨著中主應(yīng)力影響系數(shù)b的增加而更快,然而在穩(wěn)定時變化不大。
【關(guān)鍵詞】：砂土剪脹性 三剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論 彈塑性本構(gòu)關(guān)系 三軸實(shí)驗(yàn) ABAQUS二次開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU441
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 國外學(xué)者對于剪脹性的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國內(nèi)學(xué)者對于剪脹性的最新研究13-16
• 1.2.3 三剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 二次開發(fā)的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容18
• 1.4 本文的創(chuàng)新點(diǎn)18-20
• 第2章 三剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論簡介20-23
• 2.1 概述20
• 2.2 三剪統(tǒng)一強(qiáng)度理論的簡介與解析20-22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 中密實(shí)砂土的三剪統(tǒng)一剪脹模型23-32
• 3.1 概述23
• 3.2 基于劍橋模型的剪脹性砂土本構(gòu)模型23-26
• 3.2.1 修正劍橋模型簡介23-24
• 3.2.2 對修正劍橋模型關(guān)于剪脹性的修正24
• 3.2.3 狀態(tài)參量的引入24-26
• 3.3 對砂土的剪脹性劍橋模型的進(jìn)一步修正26-31
• 3.3.1 三剪統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則表達(dá)式轉(zhuǎn)換26-28
• 3.3.2 對于破壞應(yīng)力比進(jìn)行修正28-29
• 3.3.3 修正塑性勢函數(shù)29
• 3.3.4 修正屈服函數(shù)29-30
• 3.3.5 修正硬化參量30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 砂土的三剪統(tǒng)一彈塑性本構(gòu)關(guān)系32-42
• 4.1 概述32
• 4.2 砂土的三剪統(tǒng)一彈塑性本構(gòu)模型32-41
• 4.2.1 彈性剛度矩陣32-33
• 4.2.2 塑性勢函數(shù)梯度的計(jì)算33-38
• 4.2.3 彈塑性剛度矩陣的計(jì)算38-41
• 4.3 本章小結(jié)41-42
• 第5章 砂土的常規(guī)三軸試驗(yàn)42-60
• 5.1 概述42
• 5.2 三軸試驗(yàn)儀的簡介42-43
• 5.3 三軸試驗(yàn)的類型43
• 5.4 本試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案43-50
• 5.4.1 土體的顆粒級配44-46
• 5.4.2 制備土樣的準(zhǔn)備工作46-47
• 5.4.3 等向固結(jié)壓縮以及等向固結(jié)回彈試驗(yàn)47-48
• 5.4.4 砂土土樣的制備的方法48-50
• 5.4.5 試驗(yàn)誤差分析50
• 5.5 試驗(yàn)結(jié)果分析50-59
• 5.5.1 固結(jié)不排水試驗(yàn)(CU)結(jié)果50-57
• 5.5.2 固結(jié)排水試驗(yàn)(CD)結(jié)果57-59
• 5.6 本章小結(jié)59-60
• 第6章 ABAQUS二次開發(fā)UMAT子程序應(yīng)用算例與三軸試驗(yàn)的對比60-74
• 6.1 概述60
• 6.2 ABAQUS的二次開發(fā)60-61
• 6.2.1 ABAQUS簡介60-61
• 6.2.2 ABAQUS用戶材料定義子程序接口介紹61
• 6.2.3 砂土的三剪統(tǒng)一剪脹性本構(gòu)模型UMAT編寫61
• 6.3 參數(shù)的說明以及標(biāo)定61-62
• 6.4 砂土ABAQUS模型的建立以及與常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果的對比分析62-71
• 6.4.1 砂土三維實(shí)體模型的建立62-63
• 6.4.2 不排水條件下模擬曲線與常規(guī)三軸試驗(yàn)曲線的對比63-68
• 6.4.3 排水條件下模擬曲線與常規(guī)三軸試驗(yàn)曲線的對比68-71
• 6.5 真三軸試驗(yàn)?zāi)M及中間主應(yīng)力影響系數(shù)b的討論71-73
• 6.6 本章小結(jié)73-74
• 第7章結(jié)論與展望74-76
• 7.1 結(jié)論74-75
• 7.2 不足及展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：954682