本文關鍵詞：巖石應變軟化本構模型建立及NR-AL法求解研究

  更多相關文章： 應變軟化 本構模型 隱式返回映射算法 Newton-Raphson法 arc-length法 程序編制

【摘要】：針對巖土工程材料應變軟化問題及有限元對其數值計算時切線剛度矩陣負定造成求解困難的問題進行研究。建立了基于Drucker-Prager(D-P)強度準則的巖石彈塑性應變軟化本構模型,本構積分算法采用一種完全隱式返回映射算法,它具有無條件穩(wěn)定和精確的特點,詳細論述了如何進行本構模型的程序化求解;考慮弧長法在判斷切線剛度矩陣正定性導致效率低的缺點,在彈塑性增量有限元方程的迭代計算中嘗試采用Newton-Raphson法和arc-length法(NR-AL法)聯合迭代求解的思路,即在結構未達到極限荷載前采用NR迭代法,而當結構接近極限荷載時轉換為AL法控制迭代,從而使結構越過峰值點進入軟化區(qū)直至破壞,NR-AL法汲取了2者迭代求解中具有的優(yōu)勢;利用C++語言對所建應變軟化模型的本構求解和彈塑性增量有限元方程迭代求解過程給予程序實現,應用所編程序進行數值計算,分析了D-P理想彈塑性模型、應變軟化模型、應變硬化模型計算的應力-應變曲線的區(qū)別,同時將應變軟化模型計算結果與試驗數據進行了對比。研究結果表明:所建應變軟化本構模型可以較好地模擬巖石材料的峰后軟化特性,能夠揭示峰后應變軟化特性和破壞機制,同時NR-AL法能夠求解由于應變軟化造成的負剛度問題,也克服了單獨使用弧長法時判斷切線剛度矩陣正定性效率低的缺點。
【作者單位】： 大連海事大學道路與橋梁工程研究所;大連海事大學遼寧省公路工程重點實驗室;
【關鍵詞】： 應變軟化 本構模型 隱式返回映射算法 Newton-Raphson法 arc-length法 程序編制
【基金】：國家自然科學基金項目(No.51079010) 中央高�；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目(No.2013YB03,No.3132013315) 大連市交通科技項目(No.2011-10) 吉林省交通廳交通運輸科技項目(No.2012-1-6)
【分類號】：TU45
【正文快照】： 1引言在隧道、采礦等巖體工程的開挖中,若圍巖處于峰前變形階段,巖體一般處于穩(wěn)定狀態(tài),但當圍巖處于峰后變形階段,則隨著變形的發(fā)展,巖體可能會失穩(wěn)破壞,巖石材料的峰后力學特性對巖體工程的安全性起著主導作用。在峰后變形階段,后繼屈服面隨塑性變形而變化,具有應變軟化等特

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 周應華;周德培;封志軍;;三種紅層巖石常規(guī)三軸壓縮下的強度與變形特性研究[J];工程地質學報;2005年04期

2 李元齊,沈祖炎;弧長法中初始荷載增量參數符號確定準則的改進[J];工程力學;2001年03期

3 王軍祥;姜諳男;;完全隱式返回映射算法對巖土地基問題的求解[J];工程力學;2013年08期

4 沈新普，岑章志，徐秉業(yè);彈脆塑性軟化本構理論的特點及其數值計算[J];清華大學學報(自然科學版);1995年02期

5 趙啟林,牛海清,卓家壽;應變軟化材料的幾個基本問題研究進展[J];水利水運工程學報;2001年03期

6 王兵,陳熾昭,張金榮;考慮巖石應變軟化特性隧道的彈-塑性分析[J];鐵道學報;1992年02期

7 竺潤祥;派列希;;解非線性有限元問題的組合弧長法[J];西北工業(yè)大學學報;1984年03期

8 張帆;盛謙;朱澤奇;張勇慧;;三峽花崗巖峰后力學特性及應變軟化模型研究[J];巖石力學與工程學報;2008年S1期

9 周家文;徐衛(wèi)亞;李明衛(wèi);周先齊;石崇;;巖石應變軟化模型在深埋隧洞數值分析中的應用[J];巖石力學與工程學報;2009年06期

10 王水林;王威;吳振君;;巖土材料峰值后區(qū)強度參數演化與應力-應變曲線關系研究[J];巖石力學與工程學報;2010年08期

【共引文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 周海濤;靳向紅;吳金志;孟祥瑞;;大跨體育場罩棚結構抗震設計[J];河南城建學院學報;2010年01期

2 羅先啟;葛修潤;車愛蘭;;等參逆變換法及其在地下廠房原始地應力計算中的應用[J];長江科學院院報;2008年02期

3 蔡朋;汪安全;汪斌;鄔愛清;;用能量準則分析巖石應力-應變Ⅱ型全過程曲線的合理性[J];長江科學院院報;2010年03期

4 任放,盛謙;彈脆塑性理論與三峽工程船閘開挖數值模擬[J];長江科學院院報;1999年04期

5 李興民;韓建明;朱東生;連永慶;;滾石與橋墩碰撞的數值仿真分析[J];重慶交通大學學報(自然科學版);2011年05期

6 史貴才;葛修潤;盧允德;;紅砂巖應力脆性跌落系數的試驗研究[J];常州工學院學報;2007年06期

7 史貴才;葛修潤;盧允德;;脆塑性巖石應力脆性跌落系數的試驗研究[J];常州工學院學報;2009年Z1期

8 聶冠軍;單業(yè)華;田野;喬彥波;;組構數值模擬的原理及其在地學中的應用[J];大地構造與成礦學;2012年01期

9 李春燕;胡紅;;針織混雜結構復合材料T字梁準靜態(tài)彎曲性質和有限元模型模擬[J];東華大學學報(自然科學版);2009年04期

10 邵永松,張耀春,劉洪波;空腹楔形軸心受壓構件穩(wěn)定性分析[J];低溫建筑技術;2003年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 蔡波;呂存林;董山;;瓦斯壓力對煤體力學性質的影響研究[A];2010全國采礦科學技術高峰論壇論文集[C];2010年

2 崔振山;劉國慶;許瑩;解國宏;;數值仿真技術在汽車安全部件設計中的應用[A];第二屆中國CAE工程分析技術年會論文集[C];2006年

3 王旭東;付小敏;;蝕變巖在三向應力狀態(tài)下的力學及變形特性研究[A];第七屆全國MTS材料試驗學術會議論文集（一）[C];2007年

4 潘鵬志;馮夏庭;周輝;;脆塑性巖石單軸壓縮破壞過程的彈塑性細胞自動機模型[A];可持續(xù)發(fā)展的中國交通——2005全國博士生學術論壇（交通運輸工程學科）論文集（下冊）[C];2005年

5 林小偉;晏石林;王建軍;;深基坑開挖的計算機模擬及穩(wěn)定性分析[A];第八屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ卷）[C];1999年

6 張永勝;李雁英;;超長混凝土框架結構非線性有限元研究[A];第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅱ冊）[C];2010年

7 孔憲超;齊朝暉;宋慧濤;;有限元分析中約束處理的增廣法[A];第20屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2011年

8 李茂生;;有限元軟件與力學發(fā)展[A];第二屆全國力學史與方法論學術研討會論文集[C];2005年

9 齊慶新;毛德兵;王永秀;雷毅;;對建立“煤力學”的探討——煤巖單軸直接拉伸試驗引發(fā)的思考[A];中國科協(xié)2004年學術年會第16分會場論文集[C];2004年

10 齊慶新;毛德兵;王永秀;;沖擊礦壓的非線性非連續(xù)特征的模擬研究[A];中國科協(xié)2004年學術年會第16分會場論文集[C];2004年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 張忠;固體炸藥沖擊起爆的物質點法研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

2 王猛;煤礦深部開采巷道圍巖變形破壞特征試驗研究及其控制技術[D];遼寧工程技術大學;2010年

3 徐玉勝;大能量強夯置換法處理深圳地區(qū)軟土地基的應用研究[D];中國鐵道科學研究院;2009年

4 宋兵;樁側摩阻力特性的研究[D];華南理工大學;2010年

5 耿德旭;雙向主動彎曲氣動柔性關節(jié)及其在機械手中的應用[D];吉林大學;2011年

6 王宏偉;長壁孤島工作面沖擊地壓機理及防沖技術研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2011年

7 曹東風;細觀特征對SiCp/Al復合材料力學行為影響的實驗及數值研究[D];武漢理工大學;2011年

8 李金柱;軟黏土地基大應變流變固結特性研究[D];浙江大學;2011年

9 張吉;高層建筑有限元計算軟件主要環(huán)節(jié)改進研究[D];中國建筑科學研究院;2011年

10 萬福磊;建筑結構連續(xù)性倒塌數值模擬方法研究[D];中國建筑科學研究院;2011年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 王濤;大峪溝—三架嶺引水隧洞圍巖穩(wěn)定性分析[D];遼寧工程技術大學;2009年

2 楊柯;船橋碰撞理論及橋墩防護裝置的研究[D];長沙理工大學;2010年

3 王飛;漸開線齒廓滾壓成型半蜂窩波形條的理論研究[D];昆明理工大學;2009年

4 王凱;體外預應力壓型鋼板與混凝土組合樓板受力性能研究[D];沈陽建筑大學;2011年

5 郭仲魁;擾動狀態(tài)模型和擾動有限元基本方程求解研究[D];沈陽建筑大學;2011年

6 牛少卿;長壁開采三順槽圍巖控制理論技術研究[D];太原理工大學;2011年

7 黃玉強;汽車座椅結構安全性設計與優(yōu)化[D];吉林大學;2011年

8 李熙銘;基于GPU的高性能有限元方法研究[D];吉林大學;2011年

9 龔劍;巖體基本質量與可爆性分級[D];武漢理工大學;2011年

10 李勇廣;車身覆蓋件焊裝變形偏差數值分析[D];西華大學;2011年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 方德平;汪浩;;考慮巖石脆—塑性過渡特性的地下洞室受力分析[J];地下空間;1991年01期

2 任放,盛謙;彈脆塑性理論與三峽工程船閘開挖數值模擬[J];長江科學院院報;1999年04期

3 牟春梅;桂林地區(qū)紅土礫石層的工程地質特征及其應用[J];工程地質學報;2003年02期

4 程強,寇小兵,黃紹檳,周永江;中國紅層的分布及地質環(huán)境特征[J];工程地質學報;2004年01期

5 殷躍平,胡瑞林;三峽庫區(qū)巴東組(T_2b)紫紅色泥巖工程地質特征研究[J];工程地質學報;2004年02期

6 楊強,楊曉君,陳新;基于D-P準則的理想彈塑性本構關系積分研究[J];工程力學;2005年04期

7 黃速建;;非關聯彈塑性分析的初應力法的收斂性研究[J];固體力學學報;1987年04期

8 劉文政,徐秉業(yè);脆塑性厚壁殼體的穩(wěn)定條件[J];固體力學學報;1989年01期

9 徐道遠;俞建榮;;混凝土軟化特性的數值模擬[J];河海大學學報;1993年05期

10 郭中華,朱珍德,余湘娟,渠燕軍,張愛軍;灰?guī)r強度特性的三軸壓縮試驗分析[J];河海大學學報(自然科學版);2002年03期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 江權;高地應力下硬巖彈脆塑性劣化本構模型與大型地下洞室群圍巖穩(wěn)定性分析[D];中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所）;2007年

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 王水林;鄭宏;劉泉聲;郭明偉;葛修潤;;應變軟化巖體分析原理及其應用[J];巖土力學;2014年03期

2 趙啟林,王景全,孫寶俊;考慮材料應變軟化的彈塑性有限元解法研究[J];計算力學學報;2003年05期

3 劉杰民;;二元擾動有限元法和應變軟化材料的數值模擬[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2011年S1期

4 張強;王水林;葛修潤;;圓形巷道圍巖應變軟化彈塑性分析[J];巖石力學與工程學報;2010年05期

5 李兆霞;一個綜合模糊裂紋和損傷的混凝土應變軟化本構模型[J];固體力學學報;1995年01期

6 姜諳男;;深部開挖圍巖非均勻破裂應變軟化數值模擬[J];大連海事大學學報;2012年01期

7 張淳源;應變軟化混凝土內蘊時間非彈性本構關系(英文)[J];湘潭大學自然科學學報;1989年03期

8 張帆;盛謙;朱澤奇;張勇慧;;三峽花崗巖峰后力學特性及應變軟化模型研究[J];巖石力學與工程學報;2008年S1期

9 殷有泉,張宏;模擬地震的應變軟化的數學模型[J];地球物理學報;1982年05期

10 嚴更，，丁方明;非局部應變軟化破壞模型中的權函數[J];重慶建筑工程學院學報;1995年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前6條

1 趙啟林;吳天壽;卓家壽;;考慮材料軟化特性的結構分叉分析[A];第十屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

2 黃磊;盧義玉;夏彬偉;賈亞杰;黃飛;;深埋軟弱巖層鉆孔圍巖應變軟化彈塑性分析[A];《巖土力學》vol.34 增刊1 2013[C];2013年

3 張崇厚;劉西拉;;多軸受壓狀態(tài)下混凝土的宏觀裂縫與應變軟化行為[A];混凝土結構基本理論及應用第二屆學術討論會論文集（第一卷）[C];1990年

4 郭瑞平;李廣信;阪上最一;;土應變軟化性狀的彈塑性模擬[A];中國土木工程學會第八屆土力學及巖土工程學術會議論文集[C];1999年

5 徐嘉謨;;等距性斷裂形成條件和機理的研究[A];巖石力學在工程中的應用——第二次全國巖石力學與工程學術會議論文集[C];1989年

6 朱煥春;李浩;O'Conner C;;脆性巖體的高應力破壞與數值模擬[A];第九屆全國巖石力學與工程學術大會論文集[C];2006年

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 鄭立寧;基于應變軟化理論的順層邊坡失穩(wěn)機理及局部破壞范圍研究[D];西南交通大學;2012年

2 王學濱;應變軟化材料變形、破壞、穩(wěn)定性的理論及數值分析[D];遼寧工程技術大學;2006年

中國碩士學位論文全文數據庫 前2條

1 符新軍;飽和粉土質砂應變軟化特性的試驗研究[D];河海大學;2006年

2 李正立;考慮損傷及應變軟化特性的巷道圍巖變形破壞機理研究[D];中國礦業(yè)大學;2014年

本文編號：892150