本文選題：本構(gòu)模型　切入點：黏聚強度　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著數(shù)值計算方法在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用,土的本構(gòu)關(guān)系成為重要研究課題。現(xiàn)有的很多土的本構(gòu)模型都是基于重塑土而建立的,而重塑土因為經(jīng)過了攪亂破壞了土顆粒間的聯(lián)結(jié)、膠結(jié)作用,其力學(xué)性質(zhì)簡單。自然界中許多土,如原狀土、改良土以及凍土等,土體內(nèi)部顆粒間具有較強的膠結(jié)結(jié)構(gòu),宏觀反映為土體黏聚強度,表現(xiàn)出與重塑土不同的力學(xué)性質(zhì)。對于這類強結(jié)構(gòu)性土,在加載過程中,顆粒間的膠結(jié)結(jié)構(gòu)被破壞,使土體的黏聚強度降低,同時隨著加載過程的進行,土體內(nèi)部微裂紋不斷擴展,表現(xiàn)為材料的損傷,這些都對土體力學(xué)性質(zhì)有重要影響。所以用已有的重塑土模型不能很好的反映這類結(jié)構(gòu)性土的力學(xué)特性。本文圍繞黏聚強度和加載過程中的損傷機理,這兩個因素對于土體力學(xué)性質(zhì)的影響進行研究,主要完成了以下幾個方面的工作:1、在土的經(jīng)典彈塑性理論基礎(chǔ)上,為了考慮結(jié)構(gòu)性土的力學(xué)特性,基于上下加載面模型,通過引入黏聚強度及其損失規(guī)律來描述結(jié)構(gòu)性土的力學(xué)特性,建立了考慮黏聚強度的土的彈塑性本構(gòu)模型。在建立的考慮黏聚強度的結(jié)構(gòu)性土的彈塑性本構(gòu)模型中,對黏聚強度及其損失規(guī)律、超固結(jié)參數(shù)和結(jié)構(gòu)性參數(shù)在不同條件下對土的力學(xué)特性的影響進行對比分析。結(jié)果表明黏聚強度和超固結(jié)對土體的軟化、硬化、剪縮、剪脹等力學(xué)性質(zhì)影響較大。利用該模型對水泥改良土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進行了預(yù)測,并與試驗結(jié)果進行對比分析,結(jié)果表明,建立的模型可較好地描述結(jié)構(gòu)性土的剪縮硬化、剪脹軟化等力學(xué)特性。2、根據(jù)結(jié)構(gòu)性土的力學(xué)特性,在考慮黏聚強度的基礎(chǔ)上,同時考慮加載過程中土的損傷及其演化規(guī)律,在連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)的框架內(nèi),結(jié)合上下加載面模型,研究了加載過程中土的損傷的演化規(guī)律,通過損傷與彈性、塑性的耦合,建立了考慮黏聚強度的彈塑性損傷本構(gòu)模型,并用建立的模型對凍結(jié)鹽漬土的三軸試驗結(jié)果進行預(yù)測,并與試驗結(jié)果對比,結(jié)果表明,建立的彈塑性損傷模型可以較好的描述結(jié)構(gòu)性土的力學(xué)性質(zhì)。3、采用了一種基于非線性最小二乘法的程序,用以實現(xiàn)本文提出的本構(gòu)模型參數(shù)最優(yōu)解的求解,并對參數(shù)取值范圍對精度的影響進行研究。結(jié)果表明,所采用的程序具有很高的精度與運算速度,可以很好的完成模型參數(shù)最優(yōu)解的求解。
[Abstract]:With the application of numerical method in the field of civil engineering, the constitutive relation of soil becomes an important research topic.Many existing constitutive models of soil are based on remolded soil, and the mechanical properties of remolded soil are simple because of its agitation and destruction of the bond between soil particles and cementation.In nature, many soils, such as undisturbed soil, improved soil and frozen soil, have a strong cementation structure between particles in the soil, which is reflected in the cohesive strength of the soil, showing different mechanical properties from the remolded soil.For this kind of strongly structured soil, the cemented structure between particles is destroyed during the loading process, and the cohesive strength of the soil decreases. At the same time, as the loading process goes on, the internal micro-cracks of the soil continue to expand, showing the damage of the material.All of these have an important effect on the mechanical properties of soil.Therefore, the existing remolded soil model can not well reflect the mechanical properties of this kind of structural soil.In this paper, the influence of these two factors on the mechanical properties of soil is studied around the cohesive strength and damage mechanism during loading. The main work of this paper is as follows: 1, based on the classical elastic-plastic theory of soil.In order to consider the mechanical properties of structural soil, based on the upper and lower loading surface model, the elastoplastic constitutive model of the soil with cohesive strength is established by introducing the cohesive strength and its loss law to describe the mechanical properties of the structural soil.In the elastoplastic constitutive model of structural soil considering cohesive strength, the effects of cohesion strength and its loss law, overconsolidation parameters and structural parameters on the mechanical properties of soil under different conditions are compared and analyzed.The results show that the cohesive strength and overconsolidation have great influence on the mechanical properties of soil such as softening hardening shearing and swelling.The model is used to predict the stress-strain relationship of cement modified soil, and the results are compared with the experimental results. The results show that the model can describe the shear shrinkage hardening of structural soil.According to the mechanical properties of structural soil, considering the cohesive strength, and considering the damage and evolution of soil during loading, in the framework of damage mechanics of continuous medium,Combined with the upper and lower loading surface model, the evolution law of soil damage during loading is studied. Through the coupling of damage, elasticity and plasticity, an elastic-plastic damage constitutive model considering cohesive strength is established.The established model is used to predict the triaxial test results of frozen saline soil, and the results are compared with the experimental results.The elastoplastic damage model can well describe the mechanical properties of structural soil. A program based on nonlinear least square method is used to solve the optimal solution of the constitutive model parameters proposed in this paper.The influence of parameter range on precision is also studied.The results show that the program has high precision and operation speed, and it can solve the optimal solution of the model parameters well.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU43

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李忠友;劉元雪;高干;杜煒;;巖土損傷本構(gòu)模型研究進展[J];重慶建筑;2008年08期

2 宋飛;趙法鎖;;考慮損傷門檻的統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型研究[J];煤田地質(zhì)與勘探;2007年03期

3 賈善坡;陳衛(wèi)忠;于洪丹;李香玲;;泥巖彈塑性損傷本構(gòu)模型及其參數(shù)辨識[J];巖土力學(xué);2009年12期

4 周家伍;劉元雪;傅蕾;李忠友;;損傷本構(gòu)模型在邊坡工程損傷破壞研究中的應(yīng)用[J];后勤工程學(xué)院學(xué)報;2013年04期

5 賴遠(yuǎn)明;李雙洋;高志華;常小曉;;高溫凍結(jié)粘土單軸隨機損傷本構(gòu)模型及強度分布規(guī)律[J];冰川凍土;2007年06期

6 董毓利，，謝和平，李玉壽;砼受壓全過程聲發(fā)射特性及其損傷本構(gòu)模型[J];力學(xué)與實踐;1995年04期

7 杜煒;;基于能量耗散原理的各向同性損傷本構(gòu)模型[J];四川建筑;2010年02期

8 張強勇,向文,朱維申;節(jié)理巖體能量損傷本構(gòu)模型與工程應(yīng)用[J];工程地質(zhì)學(xué)報;1999年04期

9 劉漢龍;肖楊;崔允亮;;結(jié)構(gòu)性軟土三維彈塑性損傷本構(gòu)模型研究[J];巖土工程學(xué)報;2011年04期

10 董毓利,謝和平,趙鵬;受壓混凝土理想彈塑性損傷本構(gòu)模型[J];力學(xué)與實踐;1996年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 周鐘;王肖鈞;劉文韜;;巖石的一種損傷本構(gòu)模型及本構(gòu)參數(shù)的實驗擬合[A];第十一屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅱ卷[C];2002年

2 李忠友;劉元雪;周建廷;王培勇;周家伍;;基于能量耗散原理的各向同性損傷本構(gòu)模型[A];第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集[C];2008年

3 齊虎;李云貴;喻員林;;混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型數(shù)值算法及工程應(yīng)用[A];第21屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅰ冊[C];2012年

4 薛云亮;林峰;李庶林;;巖石不同圍壓壓縮試驗與損傷本構(gòu)模型研究[A];第一屆全國巖土本構(gòu)理論研討會論文集[C];2008年

5 兌關(guān)鎖;沈珠江;;土體損傷本構(gòu)模型理論分析[A];中國土木工程學(xué)會第八屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];1999年

6 常巖軍;矯桂瓊;王波;陶永強;王翔;;平紋編織C/SiC復(fù)合材料的損傷本構(gòu)模型[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2008年

7 夏旺民;郭增玉;;Q_1黃土的彈塑性損傷本構(gòu)模型[A];中國土木工程學(xué)會第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2003年

8 單仁亮;薛友松;張倩;;巖石動態(tài)破壞的時效損傷本構(gòu)模型[A];第八屆全國巖石動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

9 李慶斌;王光綸;張楚漢;;考慮圍壓影響的巖體損傷本構(gòu)模型[A];第二屆全國青年巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1993年

10 張嘉翔;韋立德;陳從新;楊春和;;壓剪應(yīng)力條件下各向異性巖石損傷本構(gòu)模型和滲流模型(Ⅱ):三軸壓縮應(yīng)力狀態(tài)下理論模型及算例[A];湖北省公路學(xué)會自然科學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文匯編（2008年——2013年）[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 徐輝;土的細(xì)觀損傷本構(gòu)模型[D];華中科技大學(xué);2007年

2 張吉宏;綜合考慮宏細(xì)觀缺陷的巖體損傷本構(gòu)模型及破壞機理研究[D];長安大學(xué);2014年

3 萬玲;巖石類材料粘彈塑性損傷本構(gòu)模型及其應(yīng)用[D];重慶大學(xué);2004年

4 梁寧慧;多尺度聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性能試驗和拉壓損傷本構(gòu)模型研究[D];重慶大學(xué);2014年

5 李正;復(fù)雜受力條件下混凝土損傷本構(gòu)模型及鋼筋混凝土橋梁地震損傷分析[D];天津大學(xué);2011年

6 劉軍;混凝土損傷本構(gòu)模型研究及其數(shù)值實現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2012年

7 雷霄;表面效應(yīng)對納米線和納米板力學(xué)性質(zhì)的影響[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2016年

8 田麗麗;異型碳納米管的力學(xué)性質(zhì)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李偉;考慮黏聚強度的土的彈塑性損傷本構(gòu)模型研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 朱曉鵬;基于節(jié)理巖體損傷本構(gòu)模型的FLAC3D二次開發(fā)及應(yīng)用[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 王麗偉;大骨料混凝土率型內(nèi)時損傷本構(gòu)模型[D];大連理工大學(xué);2015年

4 呂童;高水壓山嶺隧道襯砌損傷機制研究[D];重慶交通大學(xué);2016年

5 馬德林;昔格達粘土巖彈塑性損傷本構(gòu)模型及隧道工程應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2017年

6 洪衛(wèi);考慮凍結(jié)粘性土結(jié)構(gòu)損傷特性的本構(gòu)模型[D];安徽理工大學(xué);2017年

7 江成;DDA方法中材料本構(gòu)關(guān)系的研究[D];西南科技大學(xué);2017年

8 蔣亞麗;低速沖擊荷載下低碳鋼的損傷本構(gòu)模型研究[D];煙臺大學(xué);2017年

9 蔡燦;砂巖的動靜態(tài)損傷本構(gòu)模型及牙齒破巖機理研究[D];西南石油大學(xué);2014年

10 王菲;基于三軸壓縮試驗的巖石統(tǒng)計損傷本構(gòu)模型研究[D];清華大學(xué);2013年

本文編號：1701958