土塑性力学

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岩土塑性力学简介(3)

岩土塑性力学简介(3)

•σ1、σ2、σ3为三个塑性势函数:
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岩土塑性力学简介
3 塑性位势理论(续)
d ijp d1 1 2 d2 d3 q 3 ij ij ij
d1 d1p , d2 d 2p , d3 d 3p
di求法:等向强化模型的三个主应变屈服面
v ij p v q ij p q
1
2

ij

p
3

p v p q p
v
ij
q
ij

ij

p v p q p
v
ij
q
ij

ij
不完全等向硬化
等向硬化
硬化模量为:A=1
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岩土塑性力学简介
3 塑性位势理论(续) •屈服面与塑性势面的关系:
(1)塑性势面确定塑性应变增量的方向,屈服面确定 塑性应变增量的大小; (2)屈服面必须与塑性势面相应,如塑性势面为q, 则相应的塑性应变与硬化参量为qp ,屈服面为q方向 上的剪切屈服面fq(ij ,qp),即qp的等值线; (3)三个分量屈服面各自独立,体积屈服面只与塑性 体变有关,而与塑性剪变无关; (4)由dq、d引起的体变是真正的剪胀 ; (5)屈服面与塑性势面相同,是相应的一种特殊情况。
2

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Q d qp d q
1 Q d p d q
d与只有在势面为圆形时相等
1
岩土塑性力学简介
3 塑性位势理论(续) •举例:米赛斯,屈瑞斯卡,统一剪切破坏条件 3.3 传统塑性位势理论剖析
•岩土界的四点共识:
(1)不遵守关联流动法则; (2)不具有塑性应变增量方向与应力唯一性假设; (3)岩土材料应考虑应力主轴旋转; (4)莫尔-库仑类剪切模型产生过大剪胀;剑桥模 型不能很好反映剪胀与剪切变形;

土塑限的计算方法

土塑限的计算方法

土塑限的计算方法土塑限是一种主要应用于土木工程中的计算方法,用于确定土体在受到一定荷载作用下的稳定性和承载能力。

本文将详细介绍土塑限的计算方法。

1.土塑限的概念和意义:土塑限是指土体在受到有效应力作用下,达到塑性变形状态的最大应力状态。

土体在此状态下会发生塑性变形和失稳,进而失去承载能力。

因此,了解土塑限对于预测土体的变形和稳定性非常重要,尤其在土木工程设计和地基基础工程中至关重要。

2.塑性力学理论:土塑限的计算方法基于塑性力学理论。

塑性力学是研究材料在超过弹性阈值后变形行为的力学学科。

根据塑性力学理论,当土体受到有效应力作用时,会发生非弹性变形,即塑性变形。

土塑限的计算方法就是通过塑性力学理论来确定土体的最大稳定应力。

3.土塑限计算方法的主要步骤:(1)确定土体的物理性质:首先需要确定土体的物理性质,如比重、含水量和孔隙比等。

这些参数将用于后续的计算。

(2)确定土体的固结线:固结线是指土体在围压作用下的体积变形关系。

可以通过实验测得固结曲线,或者根据土壤类型和地质条件来选择标准固结线。

(3)确定土体的强度参数:土体的强度参数包括内聚力和摩擦角。

可以通过三轴剪切试验或直剪试验来测定。

同时,还需要考虑到土体的饱和度和孔隙水压力等因素。

(4)计算有效应力:根据土体的物理性质和孔隙水压力,可以计算得到土体的有效应力。

有效应力是指排除孔隙水压力后的土体应力。

(5)确定塑性成形(流动)应力:塑性成形应力是指土塑限状态下的应力。

可以根据土体的强度参数和有效应力来确定。

(6)判断土塑限状态:根据计算得到的塑性成形应力和土体的强度参数进行比较,如果塑性成形应力大于土体的抗剪强度,则表示土体已达到塑性变形状态,即土塑限状态。

4.土塑限计算方法的注意事项:(1)土塑限计算方法是一种简化的理论方法,只适用于弱饱和土体和一些特定的土体类型。

对于饱和土和粘土等特殊情况需要结合实际情况和实验数据进行。

(2)土体的力学性质是随时间变化的,因此在计算土塑限时需要考虑土体的时间效应。

岩土塑性力学分析

岩土塑性力学分析

岩土塑性力学分析1、前言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。

早在1773年Coulomb提出了土体破坏条件,其后推广为Mohr— Coulomb 条件。

1857年Rankine研究了半无限体的极限平衡,提出了滑移面概念。

1903年Kotter建立了滑移线方法。

Felenius(1929)提出了极限平衡法。

以后Terzaghi、Sokolovski又将其发展形成了较完善的岩土滑移线场方法与极限平衡法。

1975 年,W.F.Chen在极限分析法的基础上又发展了土的极限分析法,尤其是上限法。

不过上述方法都是在采用正交流动法则的基础上进行的。

滑移线法与极限分析法只研究力的平衡,未涉及土体的变形与位移。

[1]20世纪50年代开始,人们致力于岩土本构模型的研究,力求获得岩土塑性的应力一应变关系,再结合平衡方程与连续方程,从而求解岩土塑性问题。

由此,双屈服面与多重屈服面模型l1-41、非正交流动法则在岩土本構模型中应运而生。

真正的土力学必须建立在符合土本身特性的本构模型的基础上,而本构模型的建立必须有符合岩土材料变形机制的建模理论。

岩土塑性力学是一门新兴学科,也是建立岩土本构模型的基础。

[2-4]2、土木工程材料本构方程综述土木工程材料的本构行为一直工程技术界和力学学术界关注的焦点之一,其研究热度之所以长盛不衰,一方面是由于它涉及工程的安全性,事关重大;另一方面是因其机理复杂、个性突出,极富挑战性。

[5]土体本构关系比金属材料更加复杂,在本构分析时,更加需要强化试验测试和理论研究、科学的确定材料参数、合理的构建实用的本构模型,并通过现场测试的验证使其不断完善。

土的非线性弹性本构模型有两个具有代表性:一个是国内土工界常用的Duncan-Chang模型(1970.1980),另一个是计入球张量和偏张量交叉效应的沈珠江模型(1986)。

土的弹塑性本构分析和建模既要置于弹塑性理论框架之内,又要紧密结合土体工程实际,突出其主要特性,反映其个性特征。

岩土塑性力学简介(3)

岩土塑性力学简介(3)

p p p d1 dv , d2 d q , d3 d
f v f v ( ij , vp ) 等向硬化模型时 p f q f q ( ij , q ) f f ( ij , p )
vp f v ij f v ( p, q, ) qp f q ij f q ( p, q, ) p f ij f ( p, q, )
(1)塑性应变增量方向与应力增量的方向有关,因 而无法用一个塑性势函数确定塑性应变总量的方向,
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岩土塑性力学简介
3 塑性位势理论(续)
但可确定三个分量的方向,即以三个分量作势面; (2)采用三个线性无关的分量塑性势函数; (3)dk不要求都大于等于零; (4)塑性势面可任取,一般取p、q、 ,也可取 σ1、σ2、σ3 ;屈服面不可任取,必须与塑性势面相应, 特殊情况相同; (5)三个屈服面各自独立,体积屈服面只与塑性体 变有关,而与塑性剪变无关; (6)广义塑性力学不能采用正交流动法则。
n H ( p ) F ( p, q, ) p 2 1 p k
子午平面上不封闭,π平面上封闭
(2)体积屈服面类型 ①压缩型:右图(a)②压缩剪胀型: 右图(b)③软化型
4.4 硬化定律的一般形式
硬化定律是给定应力增量条件下会引起多大塑性应变的一
条准则,也是从某屈服面如何进入后继屈服面的一条准则, 目的为求d(A或h)
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岩土塑性力学简介
4 加载条件与硬化定律(续)
d hd h 1 d ij d ij ij A ij
硬化定律以引用何种硬化参量而命名 A的一般公式:混合硬化模型 ( ij ij , H ) 0

岩土塑性力学

岩土塑性力学

岩土塑性力学①岩土的抗剪强度和刚度随压应力的增大而增大,其抗剪强度不仅由粘结力产生,而且由内摩擦角产生。

②岩土为多相材料,在各相等压作用下,岩土能产生塑性体积变化,称岩土的等压屈服特性。

③岩土材料在剪应力作用下可产生塑性体积应变,称岩土的剪胀性。

④由于岩体中存在软弱结构面和夹层,而抗拉和抗压强度明显不同,因而具有较强的各向异性性质。

①岩土的抗剪强度和刚度随压应力的增大而增大,其抗剪强度不仅由粘结力产生,而且由内摩擦角产生。

②岩土为多相材料,在各相等压作用下,岩土能产生塑性体积变化,称岩土的等压屈服特性。

③岩土材料在剪应力作用下可产生塑性体积应变,称岩土的剪胀性。

④由于岩体中存在软弱结构面和夹层,而抗拉和抗压强度明显不同,因而具有较强的各向异性性质。

2.1 岩土类材料的特点岩土类材料是由颗粒材料堆积或胶结而成,属摩擦型材料。

摩擦材料的特点是抗剪强度中含有摩擦力项,它的抗剪强度随压应力的增大而增大,因而岩土材料的屈服条件与金属材料明显不同。

我们称此为岩土的压硬性,即随压应力的增大岩土的抗剪强度与刚度增大。

岩土为多相材料,岩土颗粒间有孔隙,因而在各向等压作用下,岩土颗粒中的水、气排出,就能产生塑性体变,出现屈服。

而金属材料在各向等压作用下是不会产生塑性体变的。

一般称此为岩土的等压屈服特性。

由于岩土是摩擦材料,岩土的体应变还与剪应力有关,即在剪应力的作用下岩土会产生塑性体变(剪胀或剪缩),一般称为岩土的剪胀性(含剪缩)。

这在力学上表现为球张量与偏张量的交叉作用,即球应力会产生剪变(负值),这也是压硬性的一种表现;反之,剪应力会产生体变。

显然,纯塑性金属材料是不具有这一特性的。

基于岩土是摩擦材料,因而必须采用摩擦型屈服条件,并考虑体变与剪胀性。

现代岩土塑性力学必须反映这些特点,显示出岩土塑性的本色。

5.结论(1)广义塑性力学消除了经典塑性力学中的传统塑性势假设、正交流动法则假设与不考虑应力主轴旋转的假设,从固体力学原理直接导出了广义塑性位势理论。

土体弹塑性力学(讲义)2

土体弹塑性力学(讲义)2

2G −1 3K
2G −1 3K
0
0
0⎤⎥ ⎥
⎢ ⎢
2G 3K

1
2 + 2G 3K
2G −1 3K
0
0
0⎥⎥
⎡⎣C e
⎤⎦
=
1 6G
⎢ ⎢ ⎢
2G 3K
−1
2G −1 3K
2 + 2G 3K
0
0
⎥ 0⎥

⎢ ⎢
0
0
0 3 0 0⎥⎥
⎢0
0
0 0 3 0⎥
⎢⎢⎣ 0
0
0 0 0 3⎥⎥⎦
(3-10b)
3K
在不同的应力条件下,Hooke 本构方程有不同的具体形式。下面给出几个特性应力条件下的应力-应变关系方程。
1 在静水压力(各项等向压力)条件下,σ xx = σ yy = σ zz = p , τ xy = τ yz = τ zx = 0 。则:
σ xx = σ yy = σ zz = Kεv
{ } [ ] σ = σ11
σ 22
σ 33
σ12
σ 23
σT 31
(3-7)
{ } [ ] ε = ε11
ε 22
ε 33
ε12
ε 23
εT 31
(3-8)
⎡⎣
De
⎤⎦
=
(1

E
) (1


)
⎡1−ν ν ν
⎢ ⎢
ν
1−ν
ν
i ⎢⎢ ⎢
ν 0
ν 1−ν 00
⎢0 0 0 ⎢
⎢⎣ 0 0 0
0 0 0 1− 2ν 0 0

岩土塑性力学读书报告

岩土塑性力学读书报告

岩土塑性力学读书报告本学期我们学习了弹塑性力学这一课程,在刘老师的讲解和自学的过程中学习到了不少弹塑性力学的基础知识。

我们是岩土工程专业的学生,弹塑性力学知识相当重要,是后续课程的基础,由于专业的实用性,我们阅读了郑颖人、孔亮编著的《岩土塑性力学》一书。

这本书将不少弹塑性力学的基础知识运用到岩土工程中,从弹塑性力学的角度来理解岩土这种特殊介质的力学性质,阅读之后让我受益匪浅。

以下是我阅读本书后的一些总结。

一、岩土材料的特点岩土塑性力学与传统塑性力学的区别在于岩土类材料和金属材料具有不同的力学特性。

岩土类材料是颗粒组成的多相体,而金属材料是人工形成的晶体材料。

正是由于不同的材料特性决定了岩土类材料和金属材料的不同性质。

归纳起来,岩土材料有3点基本特性:1.摩擦特性。

2.多相特性。

3.双强度特性。

另外岩土还有其特殊的力学性质:1.岩土的压硬性,2.岩土材料的等压屈服特性与剪胀性,3.岩土材料的硬化与软化特性。

4.土体的塑性变形依赖于应力路径。

二、岩土塑性力学的基本假设由于塑性变形十分复杂,因此无论传统塑性力学还是岩土塑性力学都要做一些基本假设,只不过岩土塑性力学所做的假设条件比传统塑性力学少些,这是因为影响岩土材料塑性变形的因素较多,而且这些因素不能被忽视和简化。

下列两点假设不论是传统塑性力学还是广义塑性力学都必须服从:(1)忽略温度与实践影响及率相关影响的假设。

(2)连续性假设。

岩土塑性力学与传统塑性力学不同点:(1)岩土材料的压硬性决定了岩土的剪切屈服与破坏必须考虑平均应力和岩土材料的内摩擦。

(2)传统塑性力学只考虑剪切屈服,而岩土塑性力学不仅要考虑剪切屈服,还要考虑体积屈服。

(3)根据岩土的剪胀性,不仅静水压力可能引起塑性体积变化,而且偏应力也可能引起体积变化;反之,平均应力也可能引起塑性剪切变形。

(4)传统塑性力学中屈服面是对称的,而岩土材料的拉压不等,而使屈服面不对称,如岩土的三轴拉伸和三轴压缩不对称。

土力学原理

土力学原理

土力学原理
土力学原理是土木工程中的一项基础原理,用于研究土体在外力作用下的力学行为。

在土壤力学中,有许多重要的原理被广泛应用在土壤的设计和分析中。

土力学的研究对象是土体,土体是由颗粒、水分和空气等组成的多相材料。

土力学采用连续介质力学的观点来研究土体的力学性质。

其中最重要的三个原理分别是:
1. 应力-应变关系:应力-应变关系描述了土体在外力作用下的应变响应。

根据弹性理论,土体的线性弹性行为可以用胡克定律来描述,即应力与应变成正比。

这一原理在土体的设计和分析中非常重要。

2. 塑性力学原理:塑性力学原理用于描述土体的塑性行为。

在土体达到一定的应力水平后,它会发生塑性变形,即应力超过了土体的弹性极限。

塑性力学原理可以用来解释土体的流动、变形和稳定性。

在土体的基础工程和边坡稳定性分析中,塑性力学原理是十分重要的。

3. 应力传递原理:应力传递原理是土力学中非常基础的原理,它描述了土体内部应力的传递方式。

根据这一原理,土体内部的应力是从上部施加的外力通过土体颗粒之间的相互作用而传递的。

应力传递原理在土体的承载力和排水性能的研究中起到了重要的作用。

这些原理为土壤力学的研究提供了基础理论和方法,为土木工
程师在设计和分析土体结构时提供了指导。

通过深入学习和应用这些原理,可以更好地理解土壤的行为特性,从而做出科学、合理的工程决策。

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第一章 绪论土塑性力学的研究对象及其特点一、弹塑性材料:变形包括弹性变形、塑性变形两种。

物体外力作用下会产生变形,能恢复的那部分变形为弹性变形,不能恢复的那部分变形为塑性变形。

弹性变形阶段:e εε= 应力与应变一一对应,采用弹性理论进行研究 弹塑性变形阶段:p e εεε+=应力与应变不一一对应,采用塑性理论进行研究 弹性变形 线弹性(各向同性、各向异性)非线弹性 几何(大变形:描述方法:拉格朗日法,殴拉法) 材料1. 金属材料的基本试验:(1)钢材拉伸试验:比例极限p σ,弹性极限e σ,屈服应力s σ,强度极限b σ钢材圆柱形试件在常温下的典型应力-应变曲线。

弹性变形阶段与弹塑性阶段有较明确的界限。

卸荷载——弹性变形,塑性变形,加工硬化 加载应力+s σ卸荷后重新加载没有出现强化现象,被称为理想塑性或塑性流动阶段。

卸荷曲线与加荷曲线构成一个滞后回线,其平均斜率与初始阶段的弹性模量相近,可理想化为一条直线。

卸荷阶段一般金属Ep σεε-=不变,卸荷模量与初始模量相同。

单向压缩压缩一般也有类似情况,压缩时候的弹性极限与拉伸时候的弹性极限相近。

包辛格效应(包氏效应)—拉伸塑性变形后,使得压缩屈服应力有所降低,反之成立。

0=+-+s s σσ有些材料没有包氏效应即:s s s σσσ>=-+ (2)静水压力试验:试验表明:在压力不大的情况下,体积应变实际上与静水压力成线性关系。

对于一般金属材料,可以认为体积变化基本上是弹性的,除去静水压力后变形可以完全恢复,没有残余的体积变形。

因此,在传统塑性理论中常常假定不产生塑性体积变形,而且在塑性变形过程中,体积变形与塑性变形相比,往往是可以忽略的,因此在塑性变形较小时,忽略体积变化,认为材料是不可压缩的假设是有实验基础的。

在压力不大的情况下,静水压力对材料的屈服极限的影响完全可以忽略。

因此在传统塑性力学中,完全不考虑体积变形对塑性变形的影响。

但也有一些金属例外,如铸造金属等。

2. 岩石类介质的压缩试验结果OA 段曲线缓慢增大,反映岩石试件内裂缝逐渐压密,体积缩小。

进入AB 段斜率为常数或接近常数,可视为弹性阶段,此时体积仍有所压缩,B 点称为屈服强度。

BC 段随着载荷继续增大,变形和载荷呈非线性关系,这种非弹性变形是由于岩石内微裂缝的发生与发展,以及结晶颗粒界面的滑动等塑性变形两者共同产生。

对于脆性非均质的岩石,前者往往是主要的,这是破坏的先行阶段。

B 点开始,岩石就出现剪胀现象(即在剪应力作用下出现体积膨胀)的趋势,通常体应变速率在峰值C 点达到最大,并在C 点附近总体积变形已从收缩转化为膨胀。

CD 段曲线下降,岩石开始解体,岩石强度从峰值强度下降至残余强度,这种情况叫做应变软化或加工软化,这是岩土类材料区别于金属材料的一个特点。

在软化阶段内,岩土类材料成为不稳定材料,传统塑性力学中的一些结论不适用这种材料。

另外,从上述试验还可以看出还具有剪胀性。

OA 段压密,AB 段弹性阶段,BC 段非线性,CD 段加工软化阶段(剪胀、)当反复加载时,实际上应力应变曲线形成一定的滞环,但通常仍可近似按直线代替。

OA 段可以忽略,卸载是弹性的。

弹塑性耦合与弹塑性不耦合(与金属材料不同):卸载模量与初始阶段模量相等与否。

围压对应力应变曲线和岩体塑性性质有明显影响:围压低:软化性质明显;围压高:塑性性质增加。

真三轴试验321σσσ>>;普通三轴试验321σσσ=>; 刚性三轴试验机:获得全应力-应变曲线。

岩石类介质在一般材料试验机上不能获得全应力应变曲线,它仅能获得破坏前期的应力应变曲线,因为岩石在猛烈的破坏之后便失去了承载力。

这是由于一般材料试验机的刚度小于岩石试块刚度的缘故。

因此,在试验中,试验机的变形量大于试件的变形量,试验机贮存的弹性变形能大于试件贮存的弹性变形能。

这样当试件破坏时,试验机储存的大量弹性能也立即释放,并对试件产生冲击作用,使试件产生剧烈破坏,实际上,多数岩石从开始破坏到完全失去承载能力,是一个渐变过程。

采用刚性试验机和伺服控制系统,控制加载速度以适应试件变形速度,就可以得到岩石全过程应力应变曲线。

3.土的应力应变关系曲线在开始阶段就出现非线性;与围压有关;与排水条件有关;应变软化二、塑性力学与弹性力学属于连续介质力学的不同分支。

塑性力学研究物体处于弹塑性变形阶段时的应力和变形。

它与弹性力学有着密切的关系。

弹性力学中大部分的基本概念和处理问题的方法都可以在塑性力学中得到应用。

相同点:平衡方程、几何方程不同点:本构方程 (弹性力学:广义虎克定律;塑性力学:各种弹塑性本构方程) 本构关系—自然界的一个作用与其产生结果反应的关系 本构方程—本构关系的数学表达式。

本构方程—应力—应变关系的数学表达式;塑性力学基本方程和弹性力学基本方程的差别在于应力-应变关系。

在弹性状态下,应变惟一地取决于应力状态;在塑性状态下,应变不仅与应力现状有关,还与加载历史、加卸载的状态、加载路径以及物质微观结构的变形等有关。

因此,现在常用本构关系这个名词代替应力-应变关系,它更能反映物质本性的变化。

由于加、卸载时规律不同,因此在塑性状态下,我们通常只能建立应力与应变之间的增量关系。

但如果加载路径已知,则可通过对增量的应力-应变关系的积分,得到应力应变之间的全量关系。

三、弹塑性变形阶段,应力应变关系的特点:1. 非线性2. 不可逆:不存在单值对应关系。

3. 与应力历史有关:物体产生的应变不仅与当前的应力状态有关,而且与应力路径(或者说加荷历史)有关。

四、金属塑性力学与土塑性力学金属塑性力学是以金属材料试验为基础的,主要研究对象是金属材料。

土塑性力学的试验基础是土工试验,主要研究对象是工程用土。

(1)组成结构金属 人工(工厂) 晶体结构,比较均匀 土 天然 三相体、多矿物组合体 (2)变形特性:金属 无塑性体积变形,弹性体积变形很小,对塑性变形无影响。

土 不仅有塑性剪切变形而且有塑性体积变形,还有剪胀性和压密性。

应变软化,抗拉压不等性,初始各向异性,应力各向异性,弹塑性耦合。

金属材料的屈服准则是建立在剪切屈服的基础上,而土体的屈服准则不仅要考虑剪切屈服还要考虑静水压力对土体屈服的影响。

在广义塑性力学中三个塑性面确定p i d ε三个分量的方向,三个屈服面确定p i d ε三个分量的大小。

可以考虑塑性变形增量方向与应力增量的相关性及主应力轴旋转产生的塑性变形。

传统塑性力学基于金属材料的变形机制发展起来。

它的理论是传统的塑性位势理论,亦即只采用一个塑性势函数或一个塑性势面,并服从德鲁克塑性公设,采用关联流动法则(屈服面与塑性势面相同),塑性应变增量正交于屈服面。

由此得出塑性应变增量方向与应力具有惟一性的假设。

(势函数确定塑性应变增量总量的方向,屈服函数确定塑性应变增量总量的大小)广义塑性力学是在研究岩土类材料的变形机制和在传统塑性力学的基础上发展起来的,它消除了传统塑性力学中的一些假设。

既适用于岩土类材料,也适用于金属材料,传统塑性力学是它的特例。

广义塑性力学的基础是广义塑性位势理论,它要求采用三个塑性势函数或三个塑性势面。

它不服从德鲁克塑性公设,需采用非关联流动法则。

与传统塑性力学不同,它可以反映塑性变形增量方向与应力增量的相关性及主应力轴旋转产生的塑性变形。

可见广义塑性力学是传统塑性力学的重大发展,也是多重屈服面理论和非正交流动法则与应力主轴旋转理论的进一步完善。

另外岩土塑性力学,需要考虑材料塑性剪切变形而且有塑性体积变形,还有剪胀性和压密性。

应变软化,抗拉压不等性,初始各向异性,应力各向异性,弹塑性耦合。

五、用塑性力学研究土工问题求解一个具体的工程问题,首先要提出反映这一问题的基本方程的具体表达式,以及边界条件和初始条件。

这是一个从实际的工程问题,简化成物理模型,进而抽象成数学模型的过程。

通过这一过程,工程问题的求解转化成数学问题的求解。

1. 在土工试验基础上,建立本构模型:没有任何一个模型能够考虑所有的影响因素,也不可能有一个模型能够适用于所有的土类以及各种土工问题。

一般情况下,岩土本构模型的建立,需要通过实验手段,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。

模型还要通过试验与现场测试的严整,这样才算形成一个比较完善的本构模型。

从实用的角度来说,一个合理的本构模型除了要符合力学和热力学的基本原则和反映岩土实际状态外,还必须进行适当的简化,使参数的选择和计算方法的处理上尽量的简便。

比较实`用的办法:结合具体的土工问题,建立的本构模型要反映主要影响因素,模型参数要尽可能少,物理意义明确、试验确定简单,却又最说明问题;当前采用的岩土本构模型,一般是根据岩土材料的特性,对传统塑性位势理论加以改造与扩充,是之适应岩土材料的变形机制。

还有一些岩土本构模型基于塑性内时理论,它是一种没有屈服面概念,而引入反映材料累计塑性应变的材料内部时间的新兴塑性理论,但这类模型没有得到广泛的应用。

2. 参数的选择重视参数选择合理性的研究和分析,以及经验积累:任何一个本构模型的可靠性都是以合适参数的选用为基础的。

如果参数不符合具体土工问题的实际情况,理论上再完善的模型也不能提供正确的解答。

根据各国学者几十年在这方面的经验,现在已经认识到参数的测定和选用相对来说是影响计算结果非常关键的因素。

3. 选择合理的计算方法:数值计算方法:有限元,有限差分六、基本假定:由于塑性变形十分复杂,因此无论传统塑性力学还是岩土塑性力学都要作一些基本假设,只不过岩土塑性力学所作的假设条件要比传统塑性力学少些。

这是因为影响岩土材料变形的因素比较多,不产生塑性体积变形。

然而岩土材料中必须考虑这种变形。

塑性力学最基本的假设如下:1.连续性假设:假设土体是连续介质,土塑性力学还是属于一般的连续介质力学范畴,而且假设材料有无限塑性变形能力而不考虑它的破坏和破裂。

与弹性力学一样,一般情况下还要求假设材料:2.均质、各向同性、小变形。

岩土材料的显著特点是肉眼可见的尺度范围内,就呈现不均一性和不连续性。

因此严格来说,应采用能反映颗粒成分影响的细观力学模型。

然而在多数情况下只要在宏观上考虑岩土材料的某些变形特性,仍可把这些材料近似看作为连续介质。

那就是说,这里是在更大的尺度范围内来考虑各种力学量的统计平均值。

在某些情况下,岩土介质宜视作非连续介质,如在破裂和有裂隙的岩体中采用非连续介质力学方法更为适合。

3.忽略温度时间的影响。

就一般岩土而言,温度变化通常是不大的。

多数情况下在时间不太长的情况下,可以忽略蠕变和松弛的效应,在应变率不太大的情况下,可以忽略应变率对塑性变形规律的影响。

作了这个假设以后,在描述一个塑性变形过程中,时间度量的绝对值对问题的分析没有影响,只要任意取一个单调变化的量作为时间参数,以代表载荷或变形先后次序就可以。

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