本文關(guān)鍵詞：凍土三軸蠕變非線性數(shù)學(xué)模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《安徽理工大學(xué)》 2009年

基于能量耗散理論的凍土彈塑性損傷本構(gòu)模型研究

李志敏  

【摘要】： 早期的巖土本構(gòu)理論,只根據(jù)力學(xué)控制條件,從不包含能量原理的微分方程中尋求解答。而對于一般變形過程的研究,完整的微分方程必須包含能量原理,因為外力做功產(chǎn)生能量的一部分不可避免要以熱的形式耗散。從熱力學(xué)假設(shè)出發(fā),構(gòu)造能量耗散函數(shù),研究耗散應(yīng)力空間和真實應(yīng)力空間的屈服面和流動法則,從而推進塑性理論的發(fā)展。這種方法不僅具有更好的普遍性,而且理論依據(jù)明確。本文用此種方法研究凍土的本構(gòu)模型。 現(xiàn)有的大量研究成果表明:在載荷作用下,凍土體內(nèi)存在大量微裂紋的萌生和擴展及土顆粒的重新定向,導(dǎo)致承載能力的降低。因而用損傷理論來研究凍土的變形過程可以進一步深入掌握凍土的力學(xué)性能。 由能量耗散理論出發(fā),將凍土的耗散函數(shù)表示成塑性耗散(DP屈服準(zhǔn)則)和損傷耗散之和的形式,其中塑性耗散函數(shù)中耦合了損傷變量;再通過彈塑性及損傷的演化過程,建立了凍土彈塑性損傷增量本構(gòu)模型,并給出了其有限元格式。 本文與塑性相關(guān)的模型參數(shù)可由凍土的常規(guī)單軸、三軸試驗獲得。凍土發(fā)生的損傷,可間接反應(yīng)于彈性模量的變化;在偏應(yīng)力應(yīng)變曲線的基礎(chǔ)上,通過凍土的割線彈性模量變化,表現(xiàn)損傷的變化,從而確立與損傷相關(guān)的模型參數(shù)。 通過模型的有限元模擬曲線與試驗曲線對比表明:本文提出的數(shù)值計算模型及其參數(shù)符合模型試驗條件。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：P642.14
【目錄】：

摘要5-6

ABSTRACT6-13

1 緒論13-19

1.1 凍土力學(xué)的研究現(xiàn)狀13-15

1.2 基于熱力學(xué)原理的本構(gòu)模型15-16

1.3 凍土損傷力學(xué)的研究進展16-17

1.4 本文的研究內(nèi)容17-18

1.5 研究的思路和結(jié)構(gòu)18-19

2 凍土能量耗散理論的熱力學(xué)基礎(chǔ)19-32

2.1 材料熱力學(xué)簡介19

2.2 熱力學(xué)第一和第二定律的微分形式19-22

2.2.1 能量守恒定律19-21

2.2.2 熵增定律21-22

2.3 物質(zhì)能量耗散系統(tǒng)的相關(guān)理論22-26

2.3.1 由能量守恒定律導(dǎo)出的能量耗散系統(tǒng)相關(guān)方程22-23

2.3.2 由熵增原理導(dǎo)出的能量耗散系統(tǒng)的相關(guān)方程23-26

2.4 LEGENDRE 轉(zhuǎn)換26-27

2.5 凍土能量耗散過程狀態(tài)變量的選擇27-32

2.5.1 外部狀態(tài)變量28-29

2.5.2 內(nèi)部狀態(tài)變量29-31

2.5.3 凍土等溫過程狀態(tài)變量的選擇31-32

3 凍土彈塑性損傷本構(gòu)模型32-48

3.1 損傷基本概念32-34

3.1.1 損傷變量32

3.1.2 有效應(yīng)力與損傷影響張量32-34

3.2 凍土的彈性損傷本構(gòu)關(guān)系34-36

3.3 凍土的彈塑性損傷增量本構(gòu)模型36-37

3.4 凍土的耗散勢函數(shù)37-40

3.4.1 凍土的塑性耗散勢函數(shù)（屈服準(zhǔn)則）37-39

3.4.2 凍土的損傷耗散勢函數(shù)（屈服準(zhǔn)則）39-40

3.5 凍土的彈塑性及損傷演化過程40-43

3.5.1 凍土的塑性演化過程40-41

3.5.2 凍土的損傷演化過程及其相關(guān)量41-43

3.6 凍土彈塑性損傷的有限元分析43-46

3.6.1 損傷有限元本構(gòu)方程的推導(dǎo)44-45

3.6.2 彈塑性損傷增量的有限元格式45-46

3.7 本章小結(jié)46-48

4 模型參數(shù)的確定48-70

4.1 凍土單軸試驗48-54

4.1.1 試驗設(shè)備48-49

4.1.2 試驗土樣及其制備49

4.1.3 試驗內(nèi)容49

4.1.4 試驗結(jié)果與分析49-54

4.2 凍土的三軸試驗54-57

4.2.1 試驗設(shè)備和試驗方法54

4.2.2 凍土三軸剪切試驗結(jié)果與分析54-57

4.3 凍土的損傷試驗57-68

4.3.1 凍土損傷檢測技術(shù)57-61

4.3.2 凍土損傷變量的三軸試驗測定法61-67

4.3.3 損傷參數(shù)的確定67-68

4.4 模型結(jié)果驗證68-70

5 結(jié)論與建議70-72

5.1 主要結(jié)論70

5.2 論文的不足與下一步工作展望70-72

參考文獻72-76

致謝76-77

作者簡介及讀研期間主要科研成果77-78

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 秦理曼;基于能量耗散的土的本構(gòu)關(guān)系研究[D];大連理工大學(xué);2006年

2 冷飛;基于熱力學(xué)原理的混凝土本構(gòu)模型及其在大壩地震分析中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2008年

3 劉增利;凍土斷裂與損傷行為研究[D];大連理工大學(xué);2003年

4 夏旺民;黃土彈塑性損傷本構(gòu)模型及工程應(yīng)用研究[D];西安理工大學(xué);2005年

5 劉清珺;Galerkin邊界元法及其在結(jié)構(gòu)軟化分析中的應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);1995年

6 劉學(xué)軍;二、三維實體及梁板殼彈塑性有限變形理論與算法研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2001年

7 屈忠義;基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的區(qū)域水—土（鹽）環(huán)境預(yù)測研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2003年

8 莫濤;鋼結(jié)構(gòu)交錯桁架體系的彈塑性全過程分析理論與試驗研究[D];湖南大學(xué);2003年

9 王謀;青藏高原腹地新生代生態(tài)環(huán)境演化研究[D];成都理工大學(xué);2005年

10 吳高峰;大跨度箱形梁結(jié)構(gòu)剪力滯效應(yīng)及非線性抗震性能研究[D];北京化工大學(xué);2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李志敏;基于能量耗散理論的凍土彈塑性損傷本構(gòu)模型研究[D];安徽理工大學(xué);2009年

2 王勇;重載貨車中Huck系列連接器力學(xué)行為數(shù)值仿真研究[D];大連交通大學(xué);2005年

3 樊家龍;煤炭城市空間結(jié)構(gòu)演化的理論與實證研究[D];安徽師范大學(xué);2007年

4 崔哲;原生性城鎮(zhèn)形態(tài)肌理演化研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

5 霍翠花;生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演化的理論分析與模擬[D];天津大學(xué);2007年

6 江山;動態(tài)決策中SMM的演化及其對團隊決策績效的影響[D];浙江大學(xué);2008年

7 趙雪松;竹材曲面受壓過程的有限元分析[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

8 吳志敏;土釘支護結(jié)構(gòu)的空間效應(yīng)研究[D];浙江大學(xué);2006年

9 郭緒元;龍灘碾壓混凝土重力壩彈塑性應(yīng)力和承載能力分析研究[D];天津大學(xué);2004年

10 彭巍;外梯形環(huán)件冷輾擴規(guī)律研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：凍土三軸蠕變非線性數(shù)學(xué)模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：233387