均质饱和黏性土的三剪统一结构性本构模型及ABAQUS二次开发

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现阶段广泛采用的土体本构模型基本上都是基于重塑土试验建立的。这些本构模型没有考虑土的结构性,从而不能很好的描述土的结构性对土的力学性质的影响。从广义上讲,自然土体都存在一定的结构性。因此,对结构性土体的应力应变关系进行研究,从而建立考虑结构性土体的本构模型具有重要意义。以均质饱和黏性土作为研究对象,根据应力变换法,通过不同的I1和来控制土体的应力破坏比M。将三剪统一强度准则作为破坏准则,并与结构性剑桥模型相结合,从而建立了土的三剪统一结构性本构模型。该模型具有三剪统一强度准则以及结构性剑桥模型的综合优点。利用该本构模型,采用数值积分方法并基于Microsoft Visual Studio2008(Intel Visual Fortran Compiler Professional11.1)软件平台编写了求解数值积分方程组的程序代码。模拟了常规三轴压缩试验和K0压缩试验固结排水和固结不排水应力路径下的应力应变关系,孔隙水压力变化等规律;探讨真三轴压缩试验排水应力路径下的土体变化规律。并在此基础上讨论了中间主应力影响系数和解构指数对模型的影响。通过对公式进行转换,得到用I1、 J2、 J3来表示土的三剪统一结构性本构模型。介绍了弹塑性本构模型有限元的实现方法,采用相关联的流动法则,从而进一步推导出了土的三剪统一结构性弹塑性本构模型。利用ABAQUS用户自定义材料子程序接口(UMAT),通过Fortran编写了土的三剪统一结构性本构模型的有限元子程序,为将来岩土类材料的弹塑性本构模型的二次开发提供了可参考的方法。
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