巖石的強度特性與峰后力學行為是巖土工程領域重點關注的問題。通常單一的本構模型無法實現(xiàn)對巖石、混凝土這類具有復雜力學性質材料的精確模擬,針對Drucker-Prager（D-P）準則于拉剪區(qū)預測應力偏大、不具有應力角效應的不適用性問題,本文提出基于Rankine準則的修正D-P模型。在拉剪區(qū)內將Rankine棱錐面與D-P圓錐面結合,在不改變D-P準則壓剪區(qū)的基礎上,考慮實際抗拉強度。在算法實現(xiàn)層面,從隱式積分的角度,同時考慮線性軟化/強化的情形,結合D-P模型塑性流動方向易于確定、Rankine準則于主應力空間線性的特點,推導了結合模型的本構積分算法與對應的一致切線模量。利用ABAQUS所提供的用戶材料子程序接口,實現(xiàn)了本構模型的二次開發(fā)。通過對凝灰?guī)r三軸混合拉伸壓縮試驗和單軸拉伸壓縮試驗的數(shù)值模擬,驗證了算法的正確性。針對巖石材料應變軟化問題和有限元求解過程中面臨的切線剛度矩陣負定問題,本文基于D-P強度準則建立了考慮圍壓的巖石彈塑性應變軟化本構模型,并提出相應的加卸載準則。模型引入了各向同性軟化假定,將巖石應變軟化過程簡化為一系列脆塑性-塑性流動過程,強度參數(shù)隨軟化參數(shù)的變化采用指... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．丨巖石的三軸試驗應力－應變曲線??（２）拉壓強度不對稱效應??

浙江大學碩士學位論文?第２章巖土彈塑性理論與二次開發(fā)基礎??受壓性能呈現(xiàn)明顯的不對稱，巖石在雙軸應力狀態(tài)下的抗拉與抗壓強度之比通常在０．０５－??０．１之間，其典型破壞面如圖２．２所示。??，?％：??（］??ＶＪ??圖２．２巖石雙軸試驗破壞曲面??（３）應變軟化??基于傳統(tǒng)塑性力學所研究的材料多為穩(wěn)定材料，即加載過程中應變增量與應力增量的??乘積不小于０，應力應變曲線于加載過程中不出現(xiàn)下降段。而剛體試驗機的問世，讓人們??從大量的室內試驗和現(xiàn)場試驗測得了巖石材料于峰后出現(xiàn)的下降段，佐證了應變軟化現(xiàn)象??的存在（如圖２．３所示）。應變軟化現(xiàn)象并不滿足德魯克公設，與在應力空間內建立的針對??傳統(tǒng)彈塑性力學硬化模型的加卸載準則相矛盾，超出了傳統(tǒng)塑性力學的研究范疇，給研究??人員帶來了困難。??（－〇－３）?－（－￡？）??／?＼??應變軟化段??圖２．?３巖石單軸壓縮應力應變及體應變關系曲線圖??１０??

浙江大學碩士學位論文?第２章巖土彈塑性理論與二次開發(fā)基礎??受壓性能呈現(xiàn)明顯的不對稱，巖石在雙軸應力狀態(tài)下的抗拉與抗壓強度之比通常在０．０５－??０．１之間，其典型破壞面如圖２．２所示。??，?％：??（］??ＶＪ??圖２．２巖石雙軸試驗破壞曲面??（３）應變軟化??基于傳統(tǒng)塑性力學所研究的材料多為穩(wěn)定材料，即加載過程中應變增量與應力增量的??乘積不小于０，應力應變曲線于加載過程中不出現(xiàn)下降段。而剛體試驗機的問世，讓人們??從大量的室內試驗和現(xiàn)場試驗測得了巖石材料于峰后出現(xiàn)的下降段，佐證了應變軟化現(xiàn)象??的存在（如圖２．３所示）。應變軟化現(xiàn)象并不滿足德魯克公設，與在應力空間內建立的針對??傳統(tǒng)彈塑性力學硬化模型的加卸載準則相矛盾，超出了傳統(tǒng)塑性力學的研究范疇，給研究??人員帶來了困難。??（－〇－３）?－（－￡？）??／?＼??應變軟化段??圖２．?３巖石單軸壓縮應力應變及體應變關系曲線圖??１０??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]巖石峰后應變軟化本構方程及數(shù)值模擬方法研究[D]. 李文婷.山東大學 2012
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本文編號：3428059