FLAC3D应变软化与摩尔库伦模型工程应用对比
完整word版,FLAC3D中应变软化硬化模型参数取值(table)
一FLAC3D中应变软化\硬化模型参数取值（table） 例：model ss prop den 2500 bulk 2e8 shear 1e8 co 2e6 fric 45 ten 1e6 dil 10 prop ftab 1 ctab 2 dtab 3 table 1 0，45 0. 05，42 0. 1，40 table 2 0，2e6 0. 05，1e6 0. 1，5e5 table 3 0，10 0. 05，3 0. 1，0 Table 的功能是，用来定义某一变量的值随另一变量的值而发生变化的变化规律。 例如，对于应变软化模型（strain-softening model ），可使用PROP ftable, PROP ctable 和PROP dtable等命令来设置摩擦角（friction）、黏聚力（cohesion）和剪胀角（dilation），随着累积塑性剪切应变（accumulated plastic shear strain ）而变化的规律； 或者使用PROP ttable命令，来定义抗拉强度（tensile strength ）随着累积塑性拉应变（accumulated plastic tensile strain ）而变化的规律。 Table命令的调用格式为： TABLE n
岩石峰后应变软化特性及工程应用
岩石峰后应变软化特性及工程应用 随着地下工程开挖的发展，地下巷道工程的埋深不断加大。巷道开挖后，其围岩由原来的三向应力状态变为二向应力状态甚至单向应力状态，造成围岩的破坏，此时围岩大多情况下处于峰值强度之后，但是此时的岩体仍具有很高的支护强度。 研究这部分岩体有助于对地下工程进行支护工作，一定程度上减少巷道的支护支出和支护强度，从而提高经济效益。本文在前人的基础上，提出了岩石峰后的应力应变曲线的新模型。 从强度参数的演化规律出发，确定应变软化参数和强度准则，然后根据强度参数的演化规律，确定强度参数与应变软化参数之间的联系，从而得到岩石峰后的应力-应变曲线。运用摩尔-库仑强度准则，用轴向塑性主应变p1作为应变软化参数，将其表示成黏聚力c和内摩擦角的函数，最后再转化成轴向主应变的函数，从而给出应力-应变的关系和岩石峰后的变形模量的表达式。 运用上述方法得到的岩石峰后曲线与实验得到数据进行对比，结果表明，两者的变化趋势基本一致，有很好的拟合度，而且随着三轴试验围压的增大，岩石峰后应力-应变曲线逐渐趋向于平缓。接着运用FLAC3D软件模拟岩石试样假三轴压缩试验，观察模型的塑性状态，随着模型轴向不断的压缩，岩石试样模型的侧面经过一段时间的弹性状态后，开始出现塑性区，并且之后塑性区不断增大，直至试件沿着侧面倾斜方向形成两条交叉的破裂带，至此岩石具有了残余强度。 将本文新建的本构模型与常规摩尔-库伦模型运用到地下巷道的全断面开挖中，对比这两种模型的开挖过程，巷道开挖完成后，竖直方向的塑性区域比水平方向的小。相对于摩尔-库伦模型，本文所建立的模型在进行FLAC3D模拟时出现
的塑性区的面积较大，且新建模型的巷道拱顶沉降和水平收敛的位移值比普通模型大。 但整个巷道开挖完成后，普通模型和新建模型的巷道拱顶沉降和水平收敛的变化趋势趋于一致。
考虑土应变软化及剪胀特性的大应变球孔扩张的问题
!""#年$月水 利学报%&’()(*’+,-.第$!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!期收稿日期：!""/0"10!2 作者简介：汪鹏程（3$456），男，安徽桐城人，博士生，主要从事岩土力学、基础工程、地下结构工程等方面的研究。 文章编号："11$0$/1"（!""#）"$0""250"1 考虑土应变软化及剪胀特性的大应变球孔扩张的问题 汪鹏程3，朱向荣3，!，方鹏飞! （37浙江大学建筑工程学院，浙江杭州/3""!2；!7浙江大学宁波理工学院，浙江宁波/313"#） 摘要：以89:;0<9=>9=?屈服准则和不相关联的流动法则考虑土体屈服塑性流动和剪胀特性，用对数应变来描述土体的变形，给出了球形孔扩张问题的弹塑性解析解。分析了剪胀和软化程度对球孔扩张时的应力、位移、塑性区半径及极限扩张压力等方面的影响，并将大、小应变理论的结果进行了比较。结果表明：在扩张压力较大时，用小应变理论会引起很大误差，因此考虑大应变非常必要；相同扩张力作用下，土的软化程度越高，扩张率越大；土的剪胀角越小，则扩张率越大。土的软化和剪胀特性还影响极限扩张压力，软化越严重，极限扩张压力越小；剪胀角增大，极限扩张压力随之增大。 关键词：应变软化；剪胀；大应变；球孔扩张 中图分类号：@’#/!文献标识码：- 球孔扩张理论在岩土工程领域有广泛的应用，国内外学者从不同角度对此做了研究［3A 4］。但土体 是一种特殊的天然材料，具有许多其他材料所没有的特点，如硬黏土、结构性黏土、紧密砂土等不仅具有受剪时体积发生变化即剪胀的特点，而且还具有受力屈服后强度软化的特性，因此，研究这类土中球形孔扩张问题时，必须考虑到这些固有的特点，同时，岩土工程中的孔扩张问题一般都是较大变形的问题，用小应变理论往往带来很大误差，甚至得出错误的结论，因此考虑剪胀、应变软化和大变形等因素对某些特定的研究对象具有十分重要的意义。关于球孔扩张问题的研究，到目前为止尚未见有同时考虑剪胀、软化和大变形等因素的文献报道，本文正是围绕这几个方面，对土中球孔扩张问题进行探讨，以期更全面更真实地揭示其内在规律性。 3模型 图3 应力跌落软化模型无限空间土介质中有一初始半径为!"的球形孔，土中作用有初始静 水压力""，孔内压力缓慢增加到"，孔径相应扩大到!，任意点距孔心距离 由#"变到#。假设土体为具有剪胀和弹脆塑性软化特性的各向同性均质 材料，土体应变软化采用BCD E 和89;F G ［1］提出的分段线性函数来模拟，峰值和残余应力之间用应力跌落表示。规定应力、应变拉为负，压为正。 以下凡下标为"代表土未屈服前的参数，下标为H 代表屈服软化后的参 数。基本方程如下。 平衡方程： !!#$!#%!（!#&!"） $#’"（3） 边界条件：—52— 万方数据
应变软化对复合材料分层尖端场的影响
收稿日期:2004206211;修改稿收到日期:20052032271 基金项目:航空推进技术验证(AP TD )(0201006); 辽宁省自然科学基金(20032026)资助项目. 作者简介:刘 军(19692),女,副教授,博士生; 黄宝宗3(19392),男,教授,博士生导师1 第23卷第3期 2006年6月 计算力学学报 Chinese Journal of Computational Mechanics Vol.23,No.3 J une 2006 文章编号:100724708(2006)0320357206 应变软化对复合材料分层尖端场的影响 刘 军, 李英梅, 张凤鹏, 黄宝宗3 (东北大学理学院,辽宁沈阳110004) 摘 要:提出了适用于纤维增强复合材料应变软化分析的多标量连续损伤模型,并将其应用于含分层裂纹的复合材料层板的后屈曲损伤破坏有限元分析,研究了软化参数对损伤场和应力场的影响。计算结果表明:(1)应变软化使分层尖端的应力奇异性降低或消失。(2)应变软化参数影响极限损伤区的大小及其扩展速度,应力跌落使极限损伤加剧。(3)由于损伤的影响,裂尖的能量释放率受软化参数的影响出现波动,已难反映分层特征,可以根据损伤程度来判断分层的扩展。(4)分层上下表面的纤维方向影响损伤形式及其扩展方向。关键词:应变软化;损伤;裂尖奇异性;复合材料层板;能量释放率中图分类号:346.5 文献标识码:A 1 引言 复合材料具有比强度、比模量高等优点,因此 被广泛应用于航空航天领域。但纤维增强复合材料层板在受到低速冲击等外载荷作用时常常会发生分层损伤。在分层尖端附近出现强烈的应力集中现象,破坏往往从这一区域开始。裂尖场分析是破坏研究的基础,因此,建立恰当的本构关系模型,准确分析应力集中区域的应力、应变随外载荷的变化规律,对于承载能力预报及结构设计有重要的意义。线弹性断裂力学认为裂尖应力场具有奇异性,应力场的强弱由应力强度因子来描述,裂纹扩展的判据不再依赖裂尖的最大应力而是强度因子,当应力强度因子大于某一临界值时,裂纹扩展。实际情况是,裂尖的高应力会引起微裂纹、微空洞或微孔隙的产生,从而在裂尖附近形成损伤区,损伤区外材料保持为线弹性,损伤区内材料性质会发生劣化,表现为弹性模量的下降,从而使应力(应变)重新分布。损伤力学认为这种连续分布的缺陷可以用损伤变量来描述,当损伤不断发展到极限程度时,材料的体元断裂,宏观裂纹产生。可见,损伤力学能更真实地分析裂尖区域的应力场,分析破坏机理。近年来,有多种分析模型被用于复合材料的损伤研究,但考虑应变软化影响的却比较少。试验与理论分析表明[124]:岩石、混凝土、树脂、纤维增强复 合材料等脆性材料存在应变软化现象,即当应力超过强度极限后,随应变的继续增加,刚度不是立刻消失,而是逐渐降为零。材料在发生软化之后仍然具有一定的承载能力,将使切口处的应力集中程度得到改善,若忽略应变软化的影响,所做出的关于结构承载能力的预报是不准确。因此,应用应变软化模型来分析复合材料的损伤破坏是很有意义的。Knneydy [5]等在对复合材料板拉伸破坏行为分析 中,考虑了应变软化的影响,采用弹塑性微极理论分别研究了准各向同性复合材料板在含园孔、椭圆孔及裂纹时的破坏应力随软化参数的变化规律。Williams [6]等将含应变软化的损伤模型用于复合 材料的冲击响应数值分析中,得到与试验较好吻合的结果。文献[7]在层间界面单元的本构模型中采用应力2位移软化模型,用来分析低速冲击下复合材料层板的分层损伤破坏过程。文献[8]基于连续损伤理论,采用多标量非线性损伤模型,用全耦合法对含分层裂纹的复合材料层板在屈曲载荷下的裂尖应力场、损伤场进行了研究。本文基于复合材料多标量连续损伤模型,考虑不同应变软化模式,进行了纤维增强树脂基复合材料层板含贯穿分层时后屈曲与损伤耦合的分析。研究了铺层及软化参数对应力场、损伤演化规律的影响。 2 基本方程 2.1 单层板单向应力和纯剪切损伤 连续纤维增强树脂基复合材料单层板基体微裂纹损伤可分为拉伸型损伤和剪切型损伤。假设:(1)无损材料是线弹性的。(2)层内损伤主方向