SR塑性止水材料的特性

０前言ＳＲ系列塑性止水材料，是国家电力公司华东勘测设计研究院科研所专门为面板坝接缝止水而研制的嵌缝止水材料，其性能达到或超过了国外同类专利产品———ＩＧＡＳ（见表１），它独特的耐老化性、高塑性、耐温性、延伸性、抗渗性、冷施工以及与混凝土基面的粘接性等...     

岩土工程材料的塑性问题研究

对岩土材料的库仑屈服进行分析推导,得出了库仑定律的塑性屈服和其本构(流动准则)形式,对研究岩土材料的剪切破坏有一定的实际意义。     

21 世纪应建立岩土材料的本构理论

２１世纪应建立岩土材料的本构理论杨光华（广东省水利水电科学研究所，广州，５１０６１０）１发展岩土等复杂材料本构理论的必要性到目前为止，大多数岩土本构模型的理论基础仍是经典的金属材料本构理论。与岩土材料比较，金属材料是一种较简单的材料，若把复杂材料的...     

复杂应力状态下岩土体的非共轴塑性流动理论

由于传统的弹塑性本构模型是基于二维或三维的共轴应力空间和正交流动法则得到的，从而隐含了应力主方向和塑性应变率主方向共轴的局限性，由此引入非共轴塑性流动理论描述岩土体的本构特性。基于三维共轴应力空间定义多维应力状态下的非共轴应变率，进而建立非共轴本构理论框架。理论分析表明，J．W．Rudnicki和J．R．Rice早期定义的非共轴塑性应变率是基于二维共轴应力空间得到的，由于忽略第三应力不变量的影响，在多维应力空间并不能保证其非共轴性。应力探测试验表明，在多维应力空间伴随着主应力的旋转将产生非共轴塑性应变，而在真三维应力状态下没有非共轴塑性应变产生，这与大量试验观察到的岩土体本构现象是一致的。     

砂土材料状态相关临界状态各向异性模型

考虑材料状态对砂土临界状态的影响,采用宏细观结合的方法建立了砂土的各向异性模型。将新的各向异性状态变量引入砂土模型的临界状态方程,增加了各向异性参量、应力状态和应力与材料组构方向关系3个因素对临界状态的影响,扩展了砂土材料状态相关的概念。随应力状态和应力与材料组构方向几何关系变化,π平面上模型的临界状态线、相变状态线和峰值状态线的形状和位置自然产生变化,各向异性越大,状态线偏离的静水压力轴也越远,形状变化也越大。模型的剪胀方程和硬化规律也是状态参量函数,随细观参量的变化,细化和量化了砂土物理状态变量对剪胀性及硬化规律的描述。模型用一组参数可以描述较大围压和密度范围砂土各向异性强度-变形的力学响应。     

基于广义位势理论的接触面弹塑性本构模型

基于广义位势理论,把土与结构的接触面问题看作(σn,τ)空间上的二维问题,用两个线性无关的势函数梯度矢量表示两个塑性应变增量的分量dεnp,dγp组成的矢量,并用塑性状态方程取代传统的屈服面,建立了双重势面接触面弹塑性新模型。结合含砾粗砂与钢板接触面单剪试验以及单向压缩试验资料,说明模型参数的确定方法,其中采用抛物线和一阶指数衰减曲线拟合接触面先剪缩后剪胀的试验曲线,曲线参数有物理意义且拟合精度高,参数完全可以通过试验确定。结果表明,模型数学原理清晰,物理假设少,且具有一般性,能够反映接触面的剪胀特性以及准确模拟接触面的变形特性。     

等效时间和岩土材料的弹粘塑性模型

 介绍描述岩土材料蠕变的等效时间、参考时间线等概念和如何用这些概念推导出一个简单的一维弹粘塑性(12D EVP) 本构模型。还介绍了确定模型参数的方法、殷2Graham 模型及其试验验证, 和用土与岩石的试验数据来验证等效时间和蠕变速率与加载历史基本上无关的结论。     

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。     

砂土各向异性与非共轴特性的本构模拟

在考虑组构各向异性的砂土状态相关本构模型的基础上,引入了修正的非共轴流动法则建立了相应的非共轴本构模型。对于逆向加载的塑性问题,比如纯环剪加载,将通过引入边界面的概念进行处理。同时根据广义应力状态下的剪胀方程推导的塑性势面,建立了π平面内的非关联共轴流动方向。另外,将非共轴流动方向定义为同当前应力状态主方向正交的方向,并同共轴流动方向一样与塑性加载因子相关联。对Toyoura砂的空心圆柱两种加载模式的剪切试验,即固定主应力轴方向的单调加载和纯环剪切,进行了模拟,结果表明本模型能较好地描述砂土力学行为中的各向异性和非共轴特性。     

Several basic problems in plastic theory of geomaterials

Based on the basic mechanical properties of geomaterials, it was proven that the Drucker Postulate and the classical theory of plasticity can not be applied to geomaterials. Moreover, several basic problems of plastic theory of geomaterials were discussed. Based on the strict theoretical analysis, the following have been proven: the single yield surface model based on the classical theory of plasticity is unsuitable for geomaterials whether the rule of associated flow is applied or not; the yield surface of geomaterials is not unique, and its number is the same as the freedoms of plastic strain increment; the yield surface is not convex; and the rule of associated flow is unsuitable for geomaterials.     

土的多重势面模型及其验证

多重势面理论给岩土材料的本构关系研究指出了更开阔的数学背景,由此建立的土的本构模型可以无需推求塑性势函数和屈服函数, 且其所能表述的本构关系比通常的塑性位势理论更为广泛。文中介绍了基于多重势面理论所建立的应变空间的多重势面模型,并对其适用性进行验证。     

岩土本构理论的几个基本问题研究

从岩土基本力学性质出发 ,证明了Drucker塑性公设、经典塑性力学原理不适用于岩土材料。对岩土本构理论的几个基本问题进行了研究。通过严格的理论分析 ,证明了基于经典塑性理论的单屈服面模型无论是否采用相关联流动法则都是不适用于岩土材料的 ;岩土屈服面不唯一 ,屈服面重数与塑性应变增量自由度一致 ,岩土屈服面存在不外凸情况 ;相关联流动法则不适用于岩土材料     

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     

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。     

从广义位势理论的角度看土的本构理论的研究

本文介绍了广义位势理论的基本思想,并从广义位势理论角度出发剖析传统本构理论在表述土的本构关系的局限性。分析了从广义位势理论出发来建立土的本构模型的优点,其可以突破传统理论中以塑性公设为前提的限制,因而,从广义位势理论角度上来建立土的本构模型的具有更广阔的前景。     

梯度塑性理论的计算方法与应用

基于有限元自动生成系统 (FEPG) ,开发使用梯度塑性理论的有限元程序,用于解决应变软化后的网格依赖性问题。提出带阻尼因子的 算法,联立求解位移方程和屈服面方程,既可同时解得位移和塑性乘子,又避免了广泛使用的应力返回算法中的应力拉回运算。在 D-P 准则中引入软化模量和材料内部特征长度,使本构模型能够考虑软化和梯度效应。在软化问题求解上使用阻尼牛顿法,算例结果表明,带阻尼因子的算法能够计算应变软化问题,以有限元弱形式表达的梯度塑性理论,使用一阶单元就能够得到合理的结果,在一定网格范围能够得到稳定的应力应变曲线。     

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。     

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。