本文關(guān)鍵詞：巖石應(yīng)變軟化本構(gòu)模型建立及NR-AL法求解研究

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【摘要】：針對巖土工程材料應(yīng)變軟化問題及有限元對其數(shù)值計算時切線剛度矩陣負定造成求解困難的問題進行研究。建立了基于Drucker-Prager(D-P)強度準則的巖石彈塑性應(yīng)變軟化本構(gòu)模型,本構(gòu)積分算法采用一種完全隱式返回映射算法,它具有無條件穩(wěn)定和精確的特點,詳細論述了如何進行本構(gòu)模型的程序化求解;考慮弧長法在判斷切線剛度矩陣正定性導(dǎo)致效率低的缺點,在彈塑性增量有限元方程的迭代計算中嘗試采用Newton-Raphson法和arc-length法(NR-AL法)聯(lián)合迭代求解的思路,即在結(jié)構(gòu)未達到極限荷載前采用NR迭代法,而當結(jié)構(gòu)接近極限荷載時轉(zhuǎn)換為AL法控制迭代,從而使結(jié)構(gòu)越過峰值點進入軟化區(qū)直至破壞,NR-AL法汲取了2者迭代求解中具有的優(yōu)勢;利用C++語言對所建應(yīng)變軟化模型的本構(gòu)求解和彈塑性增量有限元方程迭代求解過程給予程序?qū)崿F(xiàn),應(yīng)用所編程序進行數(shù)值計算,分析了D-P理想彈塑性模型、應(yīng)變軟化模型、應(yīng)變硬化模型計算的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的區(qū)別,同時將應(yīng)變軟化模型計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進行了對比。研究結(jié)果表明:所建應(yīng)變軟化本構(gòu)模型可以較好地模擬巖石材料的峰后軟化特性,能夠揭示峰后應(yīng)變軟化特性和破壞機制,同時NR-AL法能夠求解由于應(yīng)變軟化造成的負剛度問題,也克服了單獨使用弧長法時判斷切線剛度矩陣正定性效率低的缺點。
【作者單位】： 大連海事大學(xué)道路與橋梁工程研究所;大連海事大學(xué)遼寧省公路工程重點實驗室;
【關(guān)鍵詞】： 應(yīng)變軟化 本構(gòu)模型 隱式返回映射算法 Newton-Raphson法 arc-length法 程序編制
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(No.51079010) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目(No.2013YB03,No.3132013315) 大連市交通科技項目(No.2011-10) 吉林省交通廳交通運輸科技項目(No.2012-1-6)
【分類號】：TU45
【正文快照】： 1引言在隧道、采礦等巖體工程的開挖中,若圍巖處于峰前變形階段,巖體一般處于穩(wěn)定狀態(tài),但當圍巖處于峰后變形階段,則隨著變形的發(fā)展,巖體可能會失穩(wěn)破壞,巖石材料的峰后力學(xué)特性對巖體工程的安全性起著主導(dǎo)作用。在峰后變形階段,后繼屈服面隨塑性變形而變化,具有應(yīng)變軟化等特

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本文編號：892150