Hoek-Brown准则的主应力回映算法及其二次开发

›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (7): 2211-2218.

Hoek-Brown准则的主应力回映算法及其二次开发

陈培帅¹，陈卫忠¹，贾善坡^{1, 2}，杨建平¹

1. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071；2. 长江大学城市建设学院，湖北荆州 434023

收稿日期:2010-02-01 出版日期:2011-07-10 发布日期:2011-06-30
作者简介:陈培帅，男，1985年生，硕士研究生，主要从事隧道及地下工程施工及围岩稳定方面的工作
基金资助:
国家高技术研究发展专项经费（863计划）(No. 2007AA11Z108)；中国科学院“西部行动计划高新技术”项目（No. KGCX2-YW-506）

Stress return mapping algorithm of Hoek-Brown criterion in principal stress space and its redevelopment

CHEN Pei-shuai¹，CHEN Wei-zhong¹，JIA Shan-po^{1, 2}，YANG Jian-ping¹

1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 2. School of Urban Construction, Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434023, China

Received:2010-02-01 Online:2011-07-10 Published:2011-06-30

摘要/Abstract

摘要： 在弹塑性模型数值实现的过程中，需要进行应力更新的回映算法。针对三维应力空间回映算法在奇异点收敛性方面的不足，提出主应力空间的回映算法，讨论了算法实现过程的应力空间转化问题，分析了应力更新过程中确定回映区域的方法，建立了相应的一致性刚度矩阵。基于大型有限元软件ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT接口，利用 Fortran 编程语言，实现了Hoek-Brown准则主应力空间的隐式积分算法，利用开发的模型，进行了岩石常规三轴压缩试验的数值模拟，通过与ABAQUS内部的Mohr-Coulomb准则计算结果的对比，验证了模型和程序的可行性和准确性

关键词: 霍克-布朗本构模型, ABAQUS, 用户材料子程序, 主应力空间回映算法

Abstract: In the course of implementing elastoplastic model in the FEM, it is necessary to carry out the process of stress return mapping algorithm. It may be not converging at singular points in three-dimensional space. The transforming method in principal stress space is put forward to overcoming this shortcoming. Also, the process of determining the region of return mapping is analyzed. At last, the consistent stiffness matrix is deduced. Based on the implicit algorithm in principal stress space, the UMAT subroutine of the Hoek-Brown model is developed in ABAQUS with the Fortran programming language. Through the example of triaxial compression test, it is easy to verify the feasibility and accuracy of this method by comparing the result with Mohr-Coulomb criterion in ABAQUS.

Key words: Hoek-Brown criterion, ABAQUS, UMAT, return mapping algorithm in principal stress space

中图分类号:

TU 45

陈培帅，陈卫忠，贾善坡，杨建平. Hoek-Brown准则的主应力回映算法及其二次开发[J]. , 2011, 32(7): 2211-2218.

CHEN Pei-shuai ，CHEN Wei-zhong ，JIA Shan-po ，YANG Jian-ping. Stress return mapping algorithm of Hoek-Brown criterion in principal stress space and its redevelopment[J]. , 2011, 32(7): 2211-2218.

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