›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (6): 1598-1605.doi: 10.16285/j.rsm.2015.06.010

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于CLoE亚塑性模型的密砂循环荷载下力学行为模拟

陈 龙,楚锡华,徐远杰   

  1. 武汉大学 土木建筑工程学院,湖北 武汉 430072
  • 收稿日期:2014-01-14 出版日期:2015-06-11 发布日期:2018-06-14
  • 通讯作者: 楚锡华,男,1977年生,男,副教授,博士生导师,主要从事颗粒材料力学及计算力学方面的研究工作。E-mail: chuxh@whu.edu.cn E-mail: 110439633@qq.com
  • 作者简介:陈龙,男,1985年生,博士研究生,主要从事岩土工程及颗粒材料数值仿真方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No.10802060,No.11172216);国家重点基础研究发展计划(No.2010CB731502)。

Modelling behavior of dense sand subjected to cyclic loading based on CLoE hypoplastic model

CHEN Long,CHU Xi-Hua,XU Yuan-Jie   

  1. School of Civil and Architectural Engineering, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
  • Received:2014-01-14 Online:2015-06-11 Published:2018-06-14

摘要: 亚塑性模型为模拟颗粒材料的非线性力学行为提供了一条新途径,特别是CLoE亚塑性模型在模拟应变局部化时具有一定的优势。然而该模型在模拟小幅应力-应变循环时表现出一定的锯齿效应。为了克服该效应,基于颗粒间应变张量的概念发展了修正的CLoE亚塑性模型以正确模拟循环荷载下密砂的力学行为。此外,为保证单调荷载作用下修正模型与原模型预测结果的一致性,改进了颗粒间应变率及颗粒间最大应变的定义。数值算例表明:(1)修正模型保留了克服锯齿效应的优点。(2)修正模型能够反映不同振幅条件下的卸载刚度。(3)在大振幅循环条件下,滞回圈的面积随着循环次数增加而增大。(4)修正模型能够保证单调加载条件下所得结果与原模型的一致性。(5)修正模型可以反映材料的疲劳破坏机制。

关键词: 循环荷载, CLoE亚塑性模型, 锯齿效应, 颗粒间应变

Abstract: The theory of hypoplasticity provides an effective mean for modeling the nonlinear behavior of granular materials. In particular the CLoE hypoplastic model has salient advantages in modeling the strain localization problems. In simulating the cyclic stress-strain loops with small amplitude, however, the hypoplastic model shows the ratcheting effect. To resolve this issue, the intergranular strain tensor is incorporated into the CLoE hypoplastic model so that it can effectively describe the behavior of dense sand under cyclic loading. In addition, to reserve the consistency of the modified model in describing the sand behavior under monotonic loading conditions, the definitions of intergranular strain rate and the maximum intergranular strain are improved. The numerical results show that (1) the modified model reserves the advantage of overcoming ratcheting effect; (2) the modified model can account for the unloading stiffness of different cyclic amplitudes; (3) for large cyclic amplitudes, the area of the cyclic loop increases with cyclic number; (4) the consistency of the modified CLoE model and CLoE model can also be guaranteed under the same monotonous loading condition; (5) the modified model well represents the mechanism of the fatigue-induced failure of materials.

Key words: cyclic load, CLoE hypoplastic model, ratcheting effect, intergranular strain

中图分类号: 

  • TU451
[1] 李潇旋, 李涛, 彭丽云, . 控制吸力循环荷载下非饱和黏性土 的弹塑性双面模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 552-560.
[2] 唐晓武, 柳江南, 杨晓秋, 俞悦. 开孔管桩动孔压消散特性的理论研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3335-3343.
[3] 杨小彬, 程虹铭, 吕嘉琦, 侯鑫, 聂朝刚, . 三轴循环荷载下砂岩损伤耗能比演化特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3751-3757.
[4] 刘 斌, 许宏发, 董 璐, 马语卿, 李可良, . 岩盐循环荷载下基于DS黏壶的非线性流变模型研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 107-114.
[5] 时 刚,刘忠玉,李永辉. 循环荷载作用下考虑非达西渗流的软黏土一维流变固结分析[J]. , 2018, 39(S1): 521-528.
[6] 程星磊,王建华,王哲学,. 软黏土中吸力锚循环失稳过程的模型试验[J]. , 2018, 39(9): 3285-3293.
[7] 张 炜,李 亚,周松望,蒋正波,吴 非,梁文洲,. 南海北部区域黏土循环动力特性试验研究[J]. , 2018, 39(7): 2413-2423.
[8] 王闵闵,鹿 群,郭少龙,高 萌,沈仲涛,. 循环荷载作用下纤维水泥土动力特性[J]. , 2018, 39(5): 1753-1760.
[9] 卢义玉,韩帅彬,汤积仁,周 雷,李泓涟,廖 引, . 循环荷载下支撑剂的变形及渗透特性试验研究[J]. , 2017, 38(S1): 173-180.
[10] 崔 凯,李永奎. 川西崩坡积混合土循环荷载下非饱和动本构模型[J]. , 2017, 38(8): 2157-2166.
[11] 李 涛,唐小微. 两种黏粒含量淤泥质粉质黏土动残余应变试验[J]. , 2017, 38(6): 1609-1619.
[12] 杨爱武,孔令伟,郭 飞,. 天津滨海软黏土动力累积塑性变形特性与增长模型[J]. , 2017, 38(4): 979-984.
[13] 臧 濛,孔令伟,曹 勇. 描述循环荷载作用下黏土累积变形的改进模型[J]. , 2017, 38(2): 435-442.
[14] 邓华锋,胡 玉,李建林,王 哲,张小景,张恒宾. 循环荷载的频率和幅值对砂岩动力特性的影响[J]. , 2017, 38(12): 3402-3409.
[15] 浦少云,饶军应,杨凯强,黄质宏,李永辉,陈泽南,李 勤,刘汉卿,. 循环荷载下土体变形特性研究[J]. , 2017, 38(11): 3261-3270.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[4] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[5] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[6] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[7] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[8] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[9] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .
[10] 金解放 ,李夕兵 ,殷志强 ,邹 洋. 循环冲击下波阻抗定义岩石损伤变量的研究[J]. , 2011, 32(5): 1385 -1393 .