考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法，依据研究的岩土颗粒材料的内摩擦角φ，量化三维应力状态下剪切应力的影响，得到三维应力状态剪切应力的影响量化值；依据该岩土颗粒材料的颗粒破碎度B、临界应力比M、临界破碎能E

【技术实现步骤摘要】
考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法


[0001]本专利技术属于岩土力学领域，涉及一种考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法。

技术介绍

[0002]岩土颗粒材料诸如砂土、碎石、粗粒土等，广泛应用于堆石坝、地基、路基、堤防等岩土与水利工程，是一种非均质、形状不规则、易破碎的离散性材料，其力学性质具有离散性、各向异性、应力路径相关性特征。岩土颗粒材料在工程中应用时，往往将颗粒视为连续性材料，忽略颗粒尺寸与颗粒破碎对于整体结构的影响。此外，在传统静力学计算理论中，应力路径对于结构的力学响应的影响同样容易被忽视。然而，在堆石坝、地基、路基、堤防等工程中，岩土颗粒材料随着粒径的变化，呈现出的力学特征差异巨大，颗粒破碎对于岩土颗粒材料宏细观力学特性的影响显著，并直接反映于整体结构在荷载作用下的力学响应。同时，在实际工程中，结构历经复杂应力路径，其应力状态的多样性与复杂性远高于传统工程计算理论。因此，为了准确反映复杂应力路径下颗粒粒径与颗粒破碎对于颗粒结构力学响应，需要结合颗粒尺度的力学与热力学特征，确立反映粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：依据研究的岩土颗粒材料的内摩擦角量化三维应力状态下剪切应力的影响，得到三维应力状态剪切应力的影响量化值；依据该岩土颗粒材料的颗粒破碎度B、临界应力比M、临界破碎能E
C
、当前状态下的颗粒破碎能E
B
、三维应力状态剪切应力的影响量化值、当前应力状态下静水压力p，计算屈服面函数Y；根据屈服面函数Y的值判断应力应变发展阶段，并计算对应应力应变发展阶段的刚度张量D
ep
；根据刚度张量D
ep
，计算当前状态的应变张量为ε、应变增量张量为dε、应力路径下当前状态应力为σ、应力增量张量为dσ。2.根据权利要求1所述的考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法，其特征在于，通过下述屈服方程计算屈服面函数Y：其中，为关于应力洛德角θ、岩土颗粒材料的内摩擦角当前应力状态下的广义剪应力q的三维应力状态剪切应力的影响量化值。3.根据权利要求1所述的考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法，其特征在于，三维应力状态剪切应力的影响量化值为：其中，τ表示空间滑动面剪切应力，σ
N
表示空间滑动面正应力，q为当前状态下的广义剪应力。4.根据权利要求1所述的考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法，其特征在于，根据Y值判断应力应变发展阶段，并计算对应应力应变发展阶段的刚度张量D
ep
的具体过程为：第一阶段为Y＜0，则D
ep
＝D
e
，D
e
为弹性刚度张量；第二阶段为Y≥0，则D
ep
＝D
e
+D
p
，D
p
为塑性刚度张量。5.根据权利要求1所述的考虑三维应力状态下岩土颗粒材料的颗粒破碎的本构模型的构建方法，其特征在于，通过刚度张量D
ep
按照下式计算应力应变关系：dσ＝D
ep
：dε；σ
new
＝σ+dσ；ε
new
＝ε+dε。其中，σ
new
表示基于前一应力应变状态的应力和应力增量张量计算的新应力，ε
new
表示基于前一应力应变状态的应变张量和应变增量张量计算的新...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春顺，周维儒，钱俊峰，汤耀岚，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：