广义塑性力学中的屈服面的研究

基于广义塑性力学，详细讨论了屈服面和塑性势面的对应关系以及岩土材料的3类屈服面（即体积屈服面q方向上及θσ方向上的剪切屈服面）的基本特征，尤其是提出了能考虑剪胀与剪缩的体积屈服面和Lode角θσ方向的剪切屈服面。     

多强度参数屈服面的各向同性强化规律

详细讨论了多强度参数屈服面的各向同性强化规律,指出了目前有关文献中的一些值得改进的提法和形式,拓广了经典塑性理论中关于等效塑性应变的定义.所讨论的问题对于应变软化问题的数值分析极为重要.     

关于率无关塑性力学和广义塑性力学的评述

0 前 言 Drucker 塑性公设和 Iliushin 塑性公设是塑性力学的重要基础,由于 Drucker 塑性公设中附加应力功缺乏明确的物理意义[1]和岩土力学试验不支持 Drucker塑性公设[2],金属塑性力学服从相关联流动法则而岩土塑性力学服从非相关联流动法则,现代塑性力学缺乏一个统一的理论基础。针对现代塑性力学的这一缺陷,力学界和岩土界的学者和专家做了大量的工作,黄速建发现Drucker和Iliushin塑性公设是独立于热力学定理之外的假设,殷有泉认为岩土材料的非相关联流动法动可归因于岩土材料弹塑性耦合现象,岩土界的学者和专家则提出双屈服面模型、多重屈服面模型     

广义塑性力学多重屈服面模型隐式积分算法及其ABAQUS二次开发

 进行采用非关联流动法则的多重屈服面本构模型隐式积分算法的实现。基于广义塑性力学建模理论,模型采用由试验拟合确定的屈服面,通过大型有限元软件ABAQUS提供的用户子材料接口,采用FORTRAN语言,实现广义塑性力学的双屈服面模型的完全隐式应力积分算法。利用所开发的UMAT程序,进行黏土常规三轴数值模拟计算,通过数值模拟结果与试验结果的比较,验证模型和程序的有效性和准确性。     

岩土塑性力学的新进展——广义塑性力学

多数岩土工程都处于弹塑性状态 ,因而岩土塑性在岩土工程的设计中至关重要。本文首先简要回顾了岩土塑性的发展过程 ,分析了经典塑性力学用于岩土类材料存在的问题 ,指出其采用的 3个不符合岩土材料变形机制的假设。放弃这 3条假设 ,从固体力学原理直接导出广义塑性位势理论 ,从而将经典塑性力学改造成更一般的塑性力学---广义塑性力学。广义塑性力学采用了塑性力学中的分量理论 ,能反映应力路径转折的影响 ,克服了塑性应变增量方向与应力增量无关的错误 ;要求屈服面与塑性势面对应 ,而不要求相等 ,避免了采用正交流动法则引起过大剪胀等不合理现象 ,也不会产生当前非关联流动法则中任意假定塑性势面引起的误差。文中给出了广义塑性力学的屈服面理论、硬化定律和应力-应变关系 ,并在应力增量分解的基础上 ,建立了考虑应力主轴旋转的广义塑性位势理论 ,从而可求出应力主轴旋转产生的塑性变形。通过分析屈服面的物理意义 ,表明屈服条件是状态参数 ,它与应力状态、应力历史及材性等状态量有关 ;同时也是试验参数 ,只能由试验给出。通过实际应用 ,表明广义塑性力学不仅可以作为岩土材料的建模理论 ,而且还可以应用于诸如极限分析等土力学的诸多领域 ,具有广阔的应用前景。     

材料屈服与破坏的探索

对材料的屈服和破坏进行分析，认为屈服和破坏是两个不同的概念，是材料变形过程中的两个不同阶段。初始屈服是材料第一次由弹性状态进入塑性状态的标志，也是材料弹性变形的上限，是弹性状态与塑性状态的分界点；破坏是塑性过程发展的最终结果，是塑性变形所能达到的极限状态，也代表材料的极限变形能力。超过屈服点，材料不一定破坏，从屈服到破坏之间有一个塑性变形的范围。破坏准则也应不同于屈服准则，但通常人们所说的破坏准则确切地说应该是屈服准则，所以有必要正确认识屈服与破坏的关系，建立不同于屈服准则的真正的破坏准则。阐述屈服与破坏的区别和关系，分析实践中由于对破坏这一概念认识不清而导致的一些问题，指出极限平衡和塑性区贯通都不是真正的破坏。总结3类表达屈服准则的途径，并初步探讨描述材料破坏的3种不同方法：应变或位移、能量及动力学方法。     

规则齿型结构面的应力松弛特性试验研究

应力松弛是岩土材料常见的流变特性之一,应力松弛对于岩体特别是地下结构支护的长期稳定性具有重要的影响。将应力松弛单独作为研究对象,通过规则齿型结构面在剪切应力条件下的应力松弛试验,研究结构面的力学特征和主要规律,通过对试验数据的分析了解应力松弛规律,并对试验数据进行拟合,利用Burgers体模型来反映规则齿型结构面的应力松弛特性。     

再谈广义塑性力学

鉴于一些学者对广义塑性力学的评述相关问题提出的质疑与看法,再次对广义塑性力学作一些解释,对其由来与核心思想进行了清晰地阐述。深入剖析了经典塑性力学与广义塑性力学中广为应用的等向强化模型与屈服面的物理意义,并对率无关塑性力学、Drucker公设、塑性因子正负以及屈服面的外凸性与惟一性等问题进行了答复与探讨。     

关于稳定材料屈服条件在 π 平面内的屈服曲线存在内外包络线的证明

在数学上严格证明了关于Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ屈服条件和广义双剪应力屈服条件在π平面内的屈服曲线分别是稳定材料屈服曲线的内、外包络线的观点，该研究成果为研究稳定材料塑性模型提供了依据。     

各向异性广义塑性力学的规范空间理论

首先基于规范空间固体力学框架,重塑了含有多重屈服面模型的广义塑性理论,研究了各向异性广义塑性力学的基本规律,包括模态屈服面、各向异性强化条件、增量型模态塑性流动方程以及各向异性塑性加卸载准则等,并由此得到了各向异性弹塑性动力学波动方程和静力学基本方程;然后,讨论了各向异性弹塑性波的传播性质,证明了各向异性弹塑性静力学也存在应力增量势函数;最后,讨论了各向异性弹塑性力学的具体结果。     

软化Drucker-Prager材料强度参数的测定方法

 通过回顾Drucker-Prager材料强度参数随内变量变化时应该满足的本构关系,给出在常规三轴试验机工况下的简化表达。选择轴向塑性压应变作为内变量,得到内变量增量与应变增量和应力增量之间的关系,从而得出各试验记录点对应的内变量。为通过多次试验确定对应同一内变量的2个强度参数,把各次试验的应力在均匀离散的内变量点上进行插值,使各次试验对同一内变量按屈服面方程求解强度参数的方程成为可能。得到一种不预设强度参数变化模式也可确定强度参数变化规律的方法。实例分析结果显示试验材料的2个强度参数变化趋势并不一致,不同围压下轴向应力达到峰值对应的内变量也不同,这与围压可提高强度极限并推迟强度极限到来的观点是一致的。     

塑性力学中的分量理论——广义塑性力学

实验表明 ,经典塑性力学难以反映岩土材料的变形机制 ,原因在于经典塑性力学作了传统塑性势假设、关联流动法则假设与不考虑应力主轴旋转的假设。广义塑性力学放弃了这些假设 ,采用了分量理论 ,由固体力学原理直接导出塑性公式 ,它既适用于岩土材料 ,也适用于金属     

应力-应变曲线初始屈服的一个新定义及其应用

将弹塑性理论中塑性应变路径相关硬化参量的计算和材料初始屈服的概念结合起来,提出一个确定应力-应变曲线初始屈服的新方法.该方法的思想是利用破坏点的确定性给出确定的初始屈服点,其关键是如何计算每条应力-应变曲线的路径相关硬化参量.作为上述新定义的一个应用,选择广义塑性偏剪应变作为塑性应变路径相关的硬化参量,利用一组较高围压下煤岩加卸载应力-应变全曲线数据,确定其初始屈服点,并绘制不同硬化状态的q-p应力与破坏轨迹.分析表明,q-p应力空间中煤岩后继屈服轨迹的斜率呈逐渐递增的非定值性.这是煤岩一个重要的斜率非等值硬化现象,值得深入研究.     

理想塑性岩土的屈服条件与本构关系

本文讨论了理想塑性岩土屈服条件在应力空间和应变空间中的表达形式,以及在子午平面上和π平面上屈服迹线的特点。文中将目前应用较广的十个屈服条件表达成一个统一公式,并通过变换,写出了应变屈服条件的统一表达式。最后,文中还给出了各种应力屈服函数与应变屈服函数的导数值,以求理想塑性岩土的弹塑性矩阵。     

采用修正塑性功硬化参数的双屈服面模型及应用

 首先对国内外双屈服面模型的发展进行回顾,指出土体模型中双屈服面概念的必要性和合理性。其次以平面应变试验结果为基础,直接推导出双屈服面模型各部分关系式,其中体积屈服面以塑性功为硬化参数,硬化函数与试验结果吻合程度较好,剪切屈服面以修正塑性功为硬化参数,满足了其与硬化面关系唯一性的要求,并可反映硬化–软化全过程。为使其能较方便地应用于数值计算方法,推导适用于双屈服面模型的弹塑性刚度矩阵。最后应用该模型对一高填土工程的变形进行计算,比较显示其与实测结果较为吻合。     

一种基于蛋形屈服函数的黏土等效塑性功硬化模型

为了研究不同加载路径下土体的硬化规律,首先进行一系列不同应力路径的黏土排水三轴试验,结果表明:塑性功Wp具有一定的应力路径依赖性,因而不适宜作为硬化函数参量.在此观察基础上通过引入等效塑性功(W)p消除该种应力路径依赖性,进而在蛋形屈服函数框架内提出一种广义的硬化模型.该模型以等效塑性功函数(H)((W)p)作为硬化参...     

屈服面角点奇异性的非平滑处理对塑性应变的影响

Mohr-Coulomb屈服面的边界角点奇异性问题,使得屈服面在这些部位的微分出现不连续现象,给数值分析带来了诸多困难,针对此问题,平滑及非平滑处理方法得以应用,其中,非平滑处理方法中的回代求导法和塑性应变增量求和法等因易于实现而应用较多。这些方法精度的研究多相对于某些典型算例而进行的,而对于塑性应变的发展遵循何规律,非平滑处理方法对塑性应变产生何影响,如何评价这种影响效应等等问题尚未在理论上被深入研究。为此,在传统塑性位势理论的框架内对塑性剪应变的发展规律,以及通过非平滑处理后塑性剪应变的发展规律进行了理论研究。研究发现,在角点奇异性屈服面的非平滑处理方法中,最终推导出的塑性剪应变出现不连续现象。通过对这一现象进行的理论研究和定量分析,结果表明:非平滑处理对塑性应变存在影响效应(即不连续效应),故对于具体问题,应具体分析这些方法的影响效应,具体评估其计算结果的可靠性和对相应问题的适用性,以便正确选择所采用的处理方法。     

土的硬化规律和屈服函数

本文说明建立土的本构关系所需要的加工硬化规律和屈服函数可以从试验资料直接确定,并用一种砂土和一种粘土试样的试验结果来说明如何用本文所建议的方法来确定硬化规律和屈服函数。     

对岩土塑性理论中两个基本问题的讨论

本文重点介绍近年来作者与国内岩土工作者所作的一些工作,也是作者对岩土塑性的一些认识。岩土塑性中的两个基本问题:一是岩土塑性基本理论;二是如何确立岩土屈服条件。本文介绍这两方面的研究进展,力求提高岩土塑性计算的准确度。     

弹粘塑性模型参数对路堤沉降影响的非线性有限元分析

将广义宾汉姆模型与椭圆抛物线双屈服面模型结合起来,能够较好地反映江苏海相软土的粘、 弹、塑性特征。采用该模型编制非线性有限元程序对路堤沉降进行了分析,讨论了模型中各参数 对计算沉降量的影响。研究表明,c、KG、n是最敏感的3个参数。