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简论子程序单屈服面模型在ABAQUS中三维实现与验证

收藏本文 2024-04-01 点赞:29945 浏览:134366 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在土体材料的非线性不足数值浅析中,目前运用比较广泛的弹塑性模型都是帽盖模型,这些帽盖模型的屈服面都是由两个或多个曲面组合而成,屈服面在这些曲面交叉的部分法线方向通常不是唯一的,在数值计算上需要特殊处理;大部分帽盖屈服模型只有在应力达到峰值应力以后才能反映材料的剪胀性。Desai针对无粘性材料提出了一系列单屈服面模型,屈服面是单一光滑的曲面,很好地解决了帽盖模型有着的数值计算不足,而且模型能够在应力到达峰值应力以前反映材料的剪胀性。本论文针对Desai提出的反映各向同性硬化采取非关联流动法则的δ1模型,首先浅析了模型的基本性质,通过利用MATLAB程序,讨论了模型参数对屈服面的影响,并观测了在往复荷载一个循环内的应力路径及屈服面的变化;利用有限元ABAQUS提供的用户材料子程序二次开发平台UMAT,将Desai系列单屈服面模型中的δ1模型利用FORTRAN语言编写成可外接到ABAQUS的三维材料子程序。利用ABAQUS调用本论文编写的子程序对Leighton Buzzard Sand和MunichSand两种砂土进行了不同应力路径的三轴土单元试验(静水压试验、常规三轴压缩试验、三轴压缩试验和三轴拉伸试验)和五种比例路径加载土单元试验。有限元计算得到的应力应变曲线与Hashmi在试验中观察到的结果符合较好,初步验证了三维材料子程序编写的正确性及其描述砂土力学性质的适用性;土单元试验中各点的应力都是一致的,应力状态单一明确,为了检验三维材料子程序在解决实际工程不足中的适用性,模拟了应力状态较为复杂的条形基础作用下地基的受力变形不足,也将有限元计算结果与Hashmi所做试验进行比较,两者在应力场分布结果上吻合较好,还将经过验证后的三维材料子程序用于浅析路基的受力变形不足。通过本论文的工作,首次将Desai系列单屈服面模型中的δ1模型编写成三维材料子程序,实现了δ1模型在有限元ABAQUS中的运用,并验证了子程序编写的正确性和描述砂土力学性质的适用性,初步展示了其解决实际工程不足的潜力。本论文实现了δ1模型的三维材料子程序编写,为ABAQUS浅析土体三维弹塑性不足时提供了一种新的本构模型。关键词:ABAQUS有限元论文系列单屈服面模型论文二次开发论文三轴试验论文三维材料子程序论文

    摘要3-4

    Abstract4-9

    第1章 引言9-25

    1.1 探讨背景9-10

    1.2 相关探讨进展10-22

    1.2.1 增量塑性论述及塑性稳定性10-13

    1.2.2 土的弹塑性本构模型综述13-22

    1.2.3 本构模型在有限元中的实现22

    1.3 本论文的探讨内容和策略22-25

    第2章 Desai 系列单屈服面模型及其主要参数影响浅析25-41

    2.1 本章引论25

    2.2 Desai 系列单屈服面模型25-28

    2.2.1 屈服准则26-27

    2.2.2 硬化参数27-28

    2.2.3 塑性势函数28

    2.3 材料常数的实验标定策略28-33

    2.3.1 弹性常数28-29

    2.3.2 极限常数29-30

    2.3.3 相变常数30

    2.3.4 硬化常数30-31

    2.3.5 非关联常数31-33

    2.4 主要材料参数对屈服面的影响33-41

    2.4.1 硬化参数的影响34-36

    2.4.2 极限参数和相变参数的影响36-41

    第3章 Desai 单屈服面模型的三维程序实现41-51

    3.1 本章引论41

    3.2 弹塑性本构联系41-46

    3.3 Desai 单屈服面模型的三维程序实现46-51

    3.3.1 在 ABAQUS 中三维材料子程序的实现46-49

    3.3.2 应力漂移修正策略49-51

    第4章 Desai 单屈服面模型程序的验证51-70

    4.1 本章引论51

    4.2 几种基本三轴试验51-52

    4.3 利用 MATLAB 对一个积分点的加载试验52-56

    4.3.1 侧限压缩53-54

    4.3.2 三轴往复加载54-56

    4.4 Leighton Buzzard Sand 的程序验证56-62

    4.4.1 静水压试验57-58

    4.4.2 常规三轴压缩试验(CTC)58-60

    4.4.3 三轴压缩(TC)和三轴拉伸(TE)试验60-62

    4.5 Munich Sand 的程序验证62-67

    4.5.1 静水压缩和三轴压缩、拉伸试验62-64

    4.5.2 等比加载试验(PL)64-67

    4.6 HISS 模型破坏包面与 Mohr-Coulomb 破坏包面比较67-70

    第5章 程序在边值不足中的运用70-83

    5.1 本章引论70

    5.2 条形基础边值不足的程序验证70-79

    5.2.1 条形基础有限元模型的建立71-72

    5.2.2 计算结果及比较72-79

    5.3 分层路基的平板载荷试验模拟79-83

    第6章 结论与展望83-86

    6.1 结论83-84

    6.2 展望84-86

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