[發明專利]一種高周循環載荷下土體塑性累積模型

有效

• 申請號: 201610040825.5
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105718735B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 付饒
• 申請（專利權）人: 中國建筑第八工程局有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

高周循環載荷下土體塑性累積模型應用于描述循環載荷作用下塑性應變增量的變化規律，塑性體應變作為硬化參數來描述塑性應變累積的大小。其特征在于：首先進行總應變分解，其次確定彈性應變、確定過應力函數，然后確定循環載荷作用過程中塑性應變累積的方向，最后，確定累積塑性應變。效果是：塑性累積行為精度提高0.3個百分點以上。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，特別涉及一種高周循環載荷下土體塑性累積模型。用于模擬土體的塑性應變累積行為。

背景技術

經過數百萬次循環載荷作用的土體存在明顯的塑性變形累積。怎樣建立合理的物理模型來計算和預測塑性變形累積越來越受到巖土工程領域技術人員的關注。邊界本構模型雖然突破了傳統彈塑性理論的限制，來描述并預測循環載荷下土體的動力學行為，但實際上受到循環次數的影響；用于描述高周循環載荷作用過程中長期累積行為的壓密模型，其雙硬化函數的表達式由試驗擬合得到，沒有明確的物理意義，難以準確確定；采用張量模式的循環壓密模型必須結合滯洄模型來更新應變幅值的大小，很難在現有的有限元框架下獨立使用，其應用受到限制。

發明內容

本發明的目的：基于臨界狀態土力學的觀點，應用過應力函數描述循環載荷作用下塑性應變增量的變化規律，塑性體應變作為硬化參數來描述塑性應變累積的大小，達到提高塑性累積行為精度的目的。

本發明為解決技術問題所采取的技術方案是：

步驟1：總應變分解

在高周循環載荷作用過程中，塑性應變將不斷地累積，總應變量ε_ij分解為可恢復的彈性應變和不可恢復的累積塑性應變。

(1)式中：ε_ij，總應變量，無量綱量；，可恢復的彈性應變，無量綱量；，不可恢復的累積塑性應變，無量綱量；S_ij，偏應力張量，無量綱量；N，循環載荷次數，次；

步驟2：確定彈性應變

(2)式中：，可恢復的彈性應變，無量綱量；n，模型參數；N，循環載荷次數，次；K_ref，參考體積模量；p_ref，參考靜水壓，通常取標準大氣壓，p_ref＝100kPa；σ_ij，土體中的有效Cauchy應力張量，無量綱量；G，剪切模量，無量綱量；S_ij，偏應力張量，無量綱量；e_ij，偏應變張量，無量綱量；

步驟3：確定過應力函數

(3)、(4)式中：，過應力函數；p^a，靜水壓力幅值，MPa；q^a，偏應力幅值，無量綱量；M，臨界狀態應力率；，塑性體應變累積，無量綱量；p^s，與塑性體應變累積有關的安定性應力水平，無量綱量；η^a，平均偏應力水平，無量綱量；e是一個無理數，約等于2.718281828；α，β，過應力函數參數；

步驟4：確定循環載荷作用過程中塑性應變累積的方向

(5)式中：m_ij，循環載荷作用過程中塑性應變累積的方向；p^av，平均靜水壓力，MPa，q^a，偏應力幅值，無量綱量；M，臨界狀態應力率；δ_ij，Kronecker符號，i＝j時，δ_ij＝1；i≠j時，δ_ij＝0；，平均偏應力張量，無量綱量；，平均偏應變張量，無量綱量；e是一個無理數，約等于2.718281828；

步驟5：累積塑性應變的確定