非线性软化Cosserat连续体模型及其在土体应变局部化有限元分析中的应用

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作者 韦文成 唐洪祥 +1 位作者 刘京茂 邹德高 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2492-2502,共11页

完善了土体非线性应变软化公式,并将其引入到Cosserat连续体DP-MC屈服准则中,推导了本构方程积分的返回映射算法和弹塑性切线模量矩阵。利用有限元软件ABAQUS提供的用户自定义单元子程序接口(UEL)对考虑非线性软化的Cosserat连续体DP-M... 完善了土体非线性应变软化公式,并将其引入到Cosserat连续体DP-MC屈服准则中,推导了本构方程积分的返回映射算法和弹塑性切线模量矩阵。利用有限元软件ABAQUS提供的用户自定义单元子程序接口(UEL)对考虑非线性软化的Cosserat连续体DP-MC本构模型进行了数值实现,并与平面应变试验进行了数值对比验证。结果表明,考虑非线性软化的Cossrrat连续体模型,能够有效克服经典有限元在分析土体由应变软化引起的应变局部化问题时病态的网格依赖性,同时,还能够在一定程度上反映土体剪切带内材料点旋转的细观效应。进一步地,通过对平面应变压缩算例的模拟发现软化系数ω和形状参数η均对土体强度有重要影响。 展开更多

关键词 非线性软化 剪切带 应变局部化 网格依赖性 Cosserat连续体

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非线性硬化与非线性软化的巷、隧道围岩塑性分析 被引量：14

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作者 潘岳 王志强 吴敏应 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1038-1042,共5页

在符合岩体实际的弹性、应变非线性硬化和具拐点的非线性软化的三段式光滑连接应力-应变关系条件下,求得静水压力下圆形巷、隧道围岩塑性硬化区和软化区的应力分布表达式。证明了所求得的巷道围岩径向和切向应力曲线在硬化区半径r=Rs和... 在符合岩体实际的弹性、应变非线性硬化和具拐点的非线性软化的三段式光滑连接应力-应变关系条件下,求得静水压力下圆形巷、隧道围岩塑性硬化区和软化区的应力分布表达式。证明了所求得的巷道围岩径向和切向应力曲线在硬化区半径r=Rs和软化区半径r=R处均光滑连接,特别是所求得的切向应力σθpo-r a曲线没有尖峰向上的应力集中,此结果与日本学者久武胜保的试验结果一致。指出基于理想弹、塑性本构模型的Kastener解有明显缺陷,其σθ-r曲线尖峰向上的应力集中与实际不符。 展开更多

关键词 非线性硬化 非线性软化 巷、隧道 应力分布规律

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应变非线性软化的圆形硐室围岩荷载-位移关系研究 被引量：16

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作者 潘岳 王志强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期1515-1521,共7页

基于峰值应力后具拐点的应变非线性软化本构模型,且同时考虑中间主应力2s,对岩体形变影响的条件下及等压荷载下圆形硐室围岩塑性区应力分布规律、围岩承载机制及围岩与支护之间作用关系进行研究,得到无支护硐室围岩自承地应力上确界{}os... 基于峰值应力后具拐点的应变非线性软化本构模型,且同时考虑中间主应力2s,对岩体形变影响的条件下及等压荷载下圆形硐室围岩塑性区应力分布规律、围岩承载机制及围岩与支护之间作用关系进行研究,得到无支护硐室围岩自承地应力上确界{}ossupp、围岩压力下确界{}ainfp等反映实际硐室围岩工作状况的重要概念。给出了{}ossupp、{}ainfp的表达式以及它们与地应力op间的关系式。所得到的塑性区应力、塑性区半径、围岩压力和硐室周边位移等研究结果,与基于理想弹塑性体的Fenner解答相比,要更接近实际硐室围岩中的对应量值。 展开更多

关键词 圆形硐室 非线性软化 围岩平衡方程 围岩压力方程 围岩自承地应力上确界 围岩压力下确界

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基于应变非线性软化的海底隧道围岩力学特性 被引量：1

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作者 章敏 王星华 陈俊儒 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1744-1750,共7页

采用弹性、峰后具有拐点的应变非线性软化本构模型,且同时考虑中主应力效应,在海水渗流和不同排水工况下,对海底隧道围岩弹塑性区应力分布规律、围岩与支护之间作用关系以及最小支护阻力进行研究,分析海水压力、上覆岩层厚度、有效孔隙... 采用弹性、峰后具有拐点的应变非线性软化本构模型,且同时考虑中主应力效应,在海水渗流和不同排水工况下,对海底隧道围岩弹塑性区应力分布规律、围岩与支护之间作用关系以及最小支护阻力进行研究,分析海水压力、上覆岩层厚度、有效孔隙度对围岩力学特性的影响,提出渗流作用下隧道围岩稳定的海水压力临界值的概念,并绘制围岩(支护)特性曲线。研究结果表明:海底隧道排水越充分,围岩有效孔隙度越大,则塑性区开展范围越大,且递增幅度较大,围岩(支护)特性曲线也不同;当隧道埋深较浅时,在隧道周围只形成塑性区域,只有当埋深进一步加大时,才可能形成松弛区域。 展开更多

关键词 海底隧道 应变 非线性软化 围岩 力学特性

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考虑岩体峰后非线性软化的衬砌压力隧洞应力解 被引量：2

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作者 张黎明 王在泉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第S01期283-287,共5页

采用弹性-塑性非线性软化―裂缝区三阶段围岩模型,根据全量理论将真实岩体单轴应变非线性软化特征推广,得到复杂应力状态下岩体等效应力和等效应变关系,在此基础上对衬砌压力隧洞在等压荷载作用下进行弹塑性分析。推导出了围岩裂缝区、... 采用弹性-塑性非线性软化―裂缝区三阶段围岩模型,根据全量理论将真实岩体单轴应变非线性软化特征推广,得到复杂应力状态下岩体等效应力和等效应变关系,在此基础上对衬砌压力隧洞在等压荷载作用下进行弹塑性分析。推导出了围岩裂缝区、塑性软化区、弹性区和衬砌内任一点的应力与位移的解析计算式,得到了衬砌边缘岩体开始产生塑性变形的临界内压力。该解析式具有广泛的适用性,基于理想塑性介质的解答如Kastner解和完全脆性介质的解答均为特例。 展开更多

关键词 非线性软化 隧洞衬砌压力 弹塑性分析

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应变非线性软化的预应力衬砌隧洞弹塑性应力解

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作者 张黎明 王在泉 +1 位作者 潘岳 尹莹 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2006年第4期555-558,共4页

基于岩体单轴应变非线性软化本构模型,采用全量理论将其推广,获得考虑中间主应力影响的复杂应力状态下的岩体等效应力和等效应变关系,由此对灌浆式预应力衬砌隧洞进行弹塑性分析.指出预应力作用下围岩可能处于弹性或弹塑性两种状态,给... 基于岩体单轴应变非线性软化本构模型,采用全量理论将其推广,获得考虑中间主应力影响的复杂应力状态下的岩体等效应力和等效应变关系,由此对灌浆式预应力衬砌隧洞进行弹塑性分析.指出预应力作用下围岩可能处于弹性或弹塑性两种状态,给出了两种情况下围岩压力、塑性区半径及衬砌应力的解析计算式,得到了围岩产生塑性变形的临界灌浆压力,并结合某工程进行了具体分析. 展开更多

关键词 应变非线性软化 预应力衬砌 弹塑性分析

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桩侧土非线性软化时单桩荷载—沉降曲线分析

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作者 印长俊 马石城 王星华 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期72-76,共5页

基于桩身竖向荷载传递的微分方程,并考虑了桩侧阻力的非线性软化行为,推导出桩身轴力和桩土相对位移关系的增量形式表达式.通过该表达式并依据位移协调法的原理编写的程序,计算出了桩身的荷载沉降曲线.结果表明:计算出的荷载沉降曲线与... 基于桩身竖向荷载传递的微分方程,并考虑了桩侧阻力的非线性软化行为,推导出桩身轴力和桩土相对位移关系的增量形式表达式.通过该表达式并依据位移协调法的原理编写的程序,计算出了桩身的荷载沉降曲线.结果表明:计算出的荷载沉降曲线与试验曲线吻合较好,并能反映桩的渐进破坏过程. 展开更多

关键词 侧阻力 非线性软化 传递函数 位移协调法 渐进破坏

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可考虑开挖与建造的岩土系统非线性应力变形分析有限元程序NOLM87

8

作者 曾利庆 卢沛浒 《西北水电》 1991年第2期43-47,共5页

本文简要介绍在原北京大学殷有泉、张宏、蔡永恩等人研制的NOLM83程序的基础上扩充、完善,发展而来的NOLM87程序的基本功能、本构关系以及材料模型的扩充.

关键词 非线性等向强化软化 索引文件管理系统 重启动 后处理

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加筋路基边坡筋土界面应变软化模型研究 被引量：5

9

作者 万小龙 刘运思 +2 位作者 郭志广 傅国庆 周花瑞 《公路工程》 2023年第2期68-72,103,共6页

土与土工合成材料之间相互作用机理的复杂性,使得通用计算程序中简单的接触面单元模型不能满足模拟界面非连续性变形的要求。为了模拟界面的位移-软化特性,通过ABAQUS中FRIC用户子程序二次开发平台纳入了界面非线性应变-软化本构模型。... 土与土工合成材料之间相互作用机理的复杂性,使得通用计算程序中简单的接触面单元模型不能满足模拟界面非连续性变形的要求。为了模拟界面的位移-软化特性,通过ABAQUS中FRIC用户子程序二次开发平台纳入了界面非线性应变-软化本构模型。建立的直剪试验数值模拟验证了界面模型的有效性和可靠性。数值试验与理论计算结果非常吻合,表明该界面模型可以模拟土与土工合成材料界面的非线性位移软化行为。非线性应变软化界面模型在ABAQUS中开发的方法和实现过程为其他界面模型的开发提供了参考。 展开更多

关键词 界面单元 非线性应变软化模型 ABAQUS FRIC用户子程序

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基于全量理论的洞室围岩抗力系数计算 被引量：4

10

作者 张黎明 王在泉 +1 位作者 贺俊征 卢则阳 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2007年第5期48-51,共4页

视衬砌在内压力作用下与围岩共同承载联合工作,采用全量理论将岩体单轴应变非线性软化本构模型推广,得到复杂应力状态下岩体等效应力和等效应变关系,将围岩划分为松动区、塑性区、弹性区,对衬砌压力隧洞在等压荷载作用下进行弹塑性分析... 视衬砌在内压力作用下与围岩共同承载联合工作,采用全量理论将岩体单轴应变非线性软化本构模型推广,得到复杂应力状态下岩体等效应力和等效应变关系,将围岩划分为松动区、塑性区、弹性区,对衬砌压力隧洞在等压荷载作用下进行弹塑性分析。在推导出围岩松动区、塑性区、衬砌内任一点的应力和位移解析计算公式基础上,得出了不同工况下围岩抗力系数计算公式,该围岩抗力系数计算公式不仅考虑了中间主应力的影响,而且与已有的围岩抗力系数计算公式相通。 展开更多

关键词 应变非线性软化 隧洞 围岩抗力系数

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基于双屈服面模型的圆形软岩巷道围岩变形弹塑性解 被引量：5

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作者 李浩 白海波 +6 位作者 武建军 孟庆彬 王迎超 赵慧明 黄卫星 马凯 郑磊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期833-841,共9页

软岩巷道过大的径向位移对煤矿生产有较大影响。基于双屈服面模型,利用某种泥岩材料的常规三轴实验数据,分别拟合了以第一、第三塑性主应变(ε_1~p,ε_3~p)为硬化参量的加载面,根据对完全加载假设的验证,推导了此泥岩材料的非关联流动法... 软岩巷道过大的径向位移对煤矿生产有较大影响。基于双屈服面模型,利用某种泥岩材料的常规三轴实验数据,分别拟合了以第一、第三塑性主应变(ε_1~p,ε_3~p)为硬化参量的加载面,根据对完全加载假设的验证,推导了此泥岩材料的非关联流动法则,得到了围岩塑性区范围和径向位移的解。研究结果表明:该泥岩材料的2个加载面形式为二次函数,各项系数均可表示为ε_1~p或ε_3~p的一次函数,由此确定塑性应变增量分量的大小;推导出的非关联流动法则中含有常数项,其原因为:在加载过程中,会先达到以ε_3~p为硬化参量的加载面,当ε_1~p恰好为0时,ε_3~p即为该常数的值;考虑了岩石的非线性应变软化特征,排除了"人为假定流动法则"等主观因素的干扰,求解了塑性区范围和径向位移的解析解,得到了在一定地应力和该岩性条件下二者与开挖半径的线性拟合公式。 展开更多

关键词 双屈服面模型 加载面 非关联流动法则 非线性应变软化 圆形巷道 弹塑性解

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混凝土材料裂纹尖端损伤带尺寸特性 被引量：1

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作者 叶志明 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1998年第1期35-41,共7页

本文采用作者研究各向异性材料裂纹尖端塑性区特性的分析方法，研究了混凝土材料裂纹尖端损伤带尺寸特性·基于单轴应力假定，考虑了混凝土材料的非线性软化特性等影响，提出用两种分析模型：即能量模型和断裂模型来分别讨论·... 本文采用作者研究各向异性材料裂纹尖端塑性区特性的分析方法，研究了混凝土材料裂纹尖端损伤带尺寸特性·基于单轴应力假定，考虑了混凝土材料的非线性软化特性等影响，提出用两种分析模型：即能量模型和断裂模型来分别讨论·最后。 展开更多

关键词 混凝土材料 裂纹尖端 损伤带 非线性软化

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