岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S2): 524-532.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1380

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基于MATLAB GUI的本构模型模拟器开发

尹振宇1，陈佳莹2，吴则祥3，金银富1   

  1. 1. 香港理工大学 土木与环境工程系，香港；2. 中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032； 3. 温州大学 建筑工程学院，浙江 温州 325000
  • 收稿日期:2020-09-13 修回日期:2022-01-21 出版日期:2022-10-10 发布日期:2022-10-10
  • 通讯作者: 吴则祥，男，1987年生，博士，讲师，主要从事岩土试验及数值等方面的研究。E-mail: zexiang.wu@wzu.edu.cn E-mail:zhenyu.yin@gmail.com
  • 作者简介:尹振宇，男，1975年生，博士，副教授，主要从事岩土本构模型、岩土工程风险及多场耦合分析等方面研究。
  • 基金资助:
    香港研究资助局基金项目（No.R5037-18F）。

Development of elastoplastic model simulator using MATLAB GUI

YIN Zhen-yu1, CHEN Jia-ying2, WU Ze-xiang3, JIN Yin-fu1   

  1. 1. Department of Civil and Environmental Engineering, Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China; 2. CCCC Third Harbor Consultants Co., Ltd, Shanghai 200032, China; 3. College of Civil Engineering and Architecture, Wenzhou University, Wenzhou, Zhejiang 325000, China
  • Received:2020-09-13 Revised:2022-01-21 Online:2022-10-10 Published:2022-10-10
  • Supported by:
    This work was supported by the Hong Kong Research Grants Council Fund Project (R5037-18F).

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摘要： 大多数工程师乃至学者未能完全理解高级本构模型，给理论联系实践带来了极大的困难。以粒状材料弹塑性本构模型SIMSAND为例，开发了一个基于本构模型的土工试验模拟工具。首先简要介绍MATLAB GUI的开发环境，接着按界面开发的步骤做循序渐进的描述：总体版面设计、控制参数输入的设计、勾选框的设计、结果显示设计、控制按钮设计、错误或警告提示设计等。为了便于理解，特选定了3个案例来研究模拟粒状材料的常规三轴不排水试验、常规三轴排水试验以及常平均应力条件下的三轴排水试验，并从塑性乘子出发推导了3个关键公式、伪代码编写及巧妙的修正。此工具平台的详细开发过程以及关键源程序将有助于读者模仿和训练，为岩土力学和岩土工程领域的本构模型实践提供研究和教学的范例及支持。

关键词: 弹塑性模型, 颗粒材料, 模拟器

Abstract: Most engineers and even scholars can not fully understand advanced constitutive models, which brings great difficulties to the integration of theory with practice. In this paper, the elastoplastic model SIMSAND for granular material is taken as an example of constitutive models to develop a simple tool for modeling soil tests. Firstly, the development environment of MATLAB GUI is briefly introduced, and then the steps of interface development are described step by step such as overall layout design, control parameter input design, tick box design, result display design, control button design, error or warning prompt design. In order to study and train the readers, three cases are selected to study the conventional undrained triaxial test, the conventional triaxial drained test and the triaxial drained test with constant mean stress. Starting from the plastic multiplier, three key formulas with pseudo codes are derived and presented with modifications. The detailed development process and key source program of this tool platform will help readers to imitate and train, and provide examples and support for research and teaching in practice of constitutive modeling.

Key words: elastoplastic model, granular material, simulator

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