文档介绍：中国地质大学
研究生课程论文
课程名称弹塑性力学
教师姓名李田军
研究生姓名李静仪
研究生学号 1201420174
研究生专业地质工程
所在院系工程学院
类别:
日期: 2015年 4月 6日
评语
对课程论文的评语:
平时成绩:
课程论文成绩:
总成绩:
评阅人签名:
常用的岩土材料的本构模型
一、概述
弹塑性模型中一般应包括如下三方面内容:一是建模理论,二是屈服条件,三是计算参数。尽管当前提出的弹塑性模型非常之多,而实际获得公认的模型并不多即使那些应用较广影响较大的模型也难以完善地反映岩土的实际变形状况。这是因为当前采用的模型中对上述三方面内容的处理还不尽人意。
正确选用弹塑性静力模型,首先要求模型的建模理论较为正确与完善,同时应依据岩土的种类与岩土工程的类型。因为不同种类的岩土常具有不同的屈服条件,而不同类型的岩土工程对计算精度有不同要求。例如一般的岩石边坡与地下工程主要的计算控制量是岩体的剪切破坏,因而对塑性区分布大小的计算精度要求较高,而对位移的计算精度要求较低,正因为这样对上述工程至今仍在应用理想弹塑性模型。
当前采用的弹塑性静力模型大致可归纳为三类:
第一类是基于传统塑性力学的单屈服面模型。这类模型又分为两种:一种是单纯地将剪切屈服面作为屈服面,或是单纯地将体积屈服面作为屈服面。前者的典型例子是理想弹塑性模型,后者是剑桥模型。这种模型不仅理论上存在不足,也不能较好地反映体变与剪变。另一种模型是将剪切屈服面的一部分与体积屈服面的一部分共同组成封闭型屈服面。这种模型的计算结果要优于上述一种模型,但存在着单屈服面模型固有的缺点,并仍然会出现过大的剪胀现象。
第二类是对传统塑性力学作某些局部修正的模型。比如有的采用非关联流动法则,以修正计算中过大的剪胀。问题是塑性势面是假定的而有较大的主观性,有的采用双屈服面与多重屈服面模型,但仍然采用关联流动法则体积屈服面不与塑性势面对应,剪切屈服面不与及塑性势面对应,从而影响了计算的准确性也会出现过大的剪胀现象。
第三类是基于广义塑性力学的多重屈服面模型,各屈服面与相应的塑性势面对应,具有较好的计算精度,也不会出现过大的剪胀现象,是一种有发展前途的模型。但这类模型当前还不多。
岩土材料本构模型的建立常常通过试验手段,确定各类岩土的屈服条件, 以及选用合理的试验参数,再引用塑性力学的基本理论, 从而建立起岩土本构模型。
二、常用的岩土材料本构模型
(1)Mohr-Coulomb(M-C)理想弹塑性模型(1900)
M-C准则是剪应力屈服条件,它认为当材料某平面上剪应力达到某一特定值时,就进入屈服。其形式一般为:
(1)
式中:——材料的凝聚力;
——材料的内摩擦角;
——该平面上的正应力。这个函数关系式应通过实验确定。
其中M-C条件为,在主应力空间中,老驴静水压力的影响,Mohr-Coulomb屈服面是一个不规则的六角形界面的角锥体表面,在平面上的屈服曲线为一封闭的非正六角形。
图1 主应力空间中的M-C屈服面
如今,M-C准则仍被广为应用,该准则在平面上的拉、压轴相等时即为广义Tresca准则,但它的缺点在于三维盈利空间中的屈服面存在角点奇异性,给数值计算带来困难,且没有能考虑中间主应力的影响。
(2)Druc