專利名稱：一種建立材料或土體彈塑性本構(gòu)模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，具體涉及一種建立材料或土體彈塑性本構(gòu)模型的方法。
背景技術(shù)：
目前巖土工程中土體彈塑性本構(gòu)模型多是基于巖土彈塑性理論，通過室內(nèi)試驗或能量理論，假定一定的屈服條件、流動法則以及加載條件而建立，模型表達(dá)式較復(fù)雜，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不明確，參數(shù)較多且不易獲取，多用于理論分析，在實際工程中難以應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種建立材料或土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，該方法在大量旁壓試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，將彈塑性階段壓力與體應(yīng)變之間的關(guān)系進(jìn)行擬合，最終建立彈塑性階段應(yīng)變增量與應(yīng)力增量的關(guān)系矩陣，從而構(gòu)建了基于旁壓試驗的材料或土 體彈塑性本構(gòu)模型，該模型參數(shù)較少，且表達(dá)式明確，且大部分參數(shù)都可通過旁壓試驗得到，便于實際工程應(yīng)用。本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種建立材料或土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，其特征在于:所述方法至少包括以下步
驟:
選擇所述材料或土體的旁壓試驗數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)來源于采用旁壓試驗對所述材料或土體進(jìn)行原位試驗測得；
定義所述材料或土體的彈塑性階段時，根據(jù)所述旁壓試驗數(shù)據(jù)，對所述旁壓試驗的壓力與所述土體體應(yīng)變之間關(guān)系擬合曲線；
推算得出所述材料或土體的應(yīng)力增量和應(yīng)變增量的關(guān)系矩陣。所述旁壓試驗數(shù)據(jù)至少包括旁壓側(cè)壓力、所述材料或土體的原體積、所述材料或土體受所述旁壓側(cè)壓力之后的體積；所述的擬合曲線是根據(jù)上述數(shù)據(jù)對所述旁壓側(cè)壓力與所述材料或土體體應(yīng)變之間關(guān)系進(jìn)行擬合。所述擬合曲線符合橢圓關(guān)系，擬合方程為:
f ,2+ 1，其中P為所述土體受到的旁壓側(cè)壓力；^為所述體應(yīng)變 、Ρ2、
分別為根據(jù)所述旁壓試驗數(shù)據(jù)的擬合曲線之橢圓方程參數(shù)。
(P = (p..— P1) cos 0+Pj所述P和^的參數(shù)方程表達(dá)式為:/ 、^，其中
[εν = el-{el-e2)sm β
(Pt-Pi) Ργ~Ρ\or cos -sr < B < m cos(-) □本發(fā)明的優(yōu)點是:通過旁壓試驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)土體彈塑性本構(gòu)模型可建立明確的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，模型表達(dá)式簡單，可反映土體彈塑性階段的變形特點，模型參數(shù)較少且可以通過旁壓試驗得到，同時，可編譯為通用有限元軟件的嵌入式程序，從而廣泛應(yīng)用于巖土工程計算與分析。


圖1是本發(fā)明實施例中旁壓試驗曲線段擬合橢圓曲線。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
實施例:本實施例是一種通過原位測試建立土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，該方法對旁壓試驗彈塑性階段按照柱孔擴(kuò)張理論進(jìn)行分析，在大量旁壓試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，將彈塑性階段壓力與體應(yīng)變采用橢圓關(guān)系擬合，最終建立彈塑性階段應(yīng)變增量與應(yīng)力增量的關(guān)系矩陣，構(gòu)建了基于旁壓試驗的土體彈塑性本構(gòu)模型，該模型參數(shù)較少，且表達(dá)式明確，且大部分參數(shù)都可通過旁壓試驗得到，便于實際工程應(yīng)用。本實施例具體通過以下步驟實現(xiàn):
選擇旁壓試驗數(shù)據(jù)，該旁壓試驗須與所分析材料或土體相對應(yīng)，且能夠反映旁壓側(cè)壓力與材料或土體體積(增量)關(guān)系，通過旁壓試驗曲線可確定初始側(cè)壓力/V臨塑壓力外以及極限側(cè)壓力內(nèi)。對于彈性階段，假設(shè)土體符合廣義虎克定律，可以建立應(yīng)力與應(yīng)變之間關(guān)系的剛度矩陣，對于塑性階段，通過對旁壓試驗的數(shù)理統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在彈塑性階段，旁壓試驗壓力與體應(yīng)變基本符合橢圓關(guān)系，如圖1所示。得到旁壓試驗曲線橢圓擬合方程:
權(quán)利要求
1.一種建立材料或土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，其特征在于:所述方法至少包括以下步驟: 選擇所述材料或土體的旁壓試驗數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)來源于采用旁壓試驗對所述材料或土體進(jìn)行原位試驗測得； 定義所述材料或土體的彈塑性階段時，根據(jù)所述旁壓試驗數(shù)據(jù)，對所述旁壓試驗的壓力與所述土體體應(yīng)變之間關(guān)系擬合曲線； 推算得出所述材料或土體的應(yīng)力增量和應(yīng)變增量的關(guān)系矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種建立土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，其特征在于:所述旁壓試驗數(shù)據(jù)至少包括旁壓側(cè)壓力、所述材料或土體的原體積、所述材料或土體受所述旁壓側(cè)壓力之后的體積；所述的擬合曲線是根據(jù)上述數(shù)據(jù)對所述旁壓側(cè)壓力與所述材料或土體體應(yīng)變之間關(guān)系進(jìn)行擬合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種建立土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，其特征在于:所述擬合曲線符合橢圓關(guān)系，擬合方程為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種建立土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，其特征在于:所述/7和~的參數(shù)方程表達(dá)式為
全文摘要
本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，具體涉及一種建立材料或土體彈塑性本構(gòu)模型的方法，所述方法選擇所述材料或土體的旁壓試驗數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)來源于采用旁壓試驗對所述材料或土體進(jìn)行原位試驗測得；定義所述材料或土體的彈塑性階段時，根據(jù)所述旁壓試驗數(shù)據(jù)，對所述旁壓試驗的壓力與所述土體體應(yīng)變之間關(guān)系擬合曲線；推算得出所述材料或土體的應(yīng)力增量和應(yīng)變增量的關(guān)系矩陣。本發(fā)明的優(yōu)點是可建立明確的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，模型表達(dá)式簡單，可反映土體彈塑性階段的變形特點，模型參數(shù)較少且可以通過旁壓試驗得到，同時，可編譯為通用有限元軟件的嵌入式程序，從而廣泛應(yīng)用于巖土工程計算與分析。
文檔編號G06F17/50GK103218494SQ20131014084
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者顧國榮, 楊石飛, 蘇輝 申請人:上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司