堆石料亚塑性本构模型及面板堆石坝数值分析

论文题目: 堆石料亚塑性本构模型及面板堆石坝数值分析

论文类型: 博士论文

论文专业: 水工结构工程

作者: 岑威钧

导师: 朱岳明

关键词: 堆石料,亚塑性,本构模型,面板堆石坝,三维有限元分析

文献来源: 河海大学

发表年度: 2005

论文摘要: 堆石料是面板堆石坝的受力支撑体系,其受力变形特性在很大程度上决定了大坝的工作性态。本文在堆石料工程特性分析研究的基础上,对其进行全新的亚塑性本构建模,结合理论分析和数值计算,指出该模型能够反映堆石料的主要力学特性,且又有自身特色,一些特有的研究成果对堆石坝进一步的应力变形分析研究具有一定的指导意义。具体研究了以下主要内容: (1) 分析了堆石料的压缩性,抗剪特性及其变形机理,概括了堆石料的非线性、压硬性、剪胀性和各向异性等主要力学特性,为亚塑性本构建模奠定了力学分析基础。此外,对常规堆石料的本构模型进行了概括比较分析。 (2) 系统地介绍了亚塑性本构理论的起源、发展和目前国内外研究现状。给出了亚塑性理论的数学力学基础理论,分析了亚塑性模型的一般表达形式及其基本力学特性。 (3) 分析研究了散粒体材料的孔隙比变化规律。结合堆石料的力学特性分析,将Gudehus-Bauer亚塑性模型作一些改进后引入到堆石料本构建模中。理论分析和计算都表明,该模型能够反映堆石料的主要力学特性。此外,针对改进模型的9个材料常数中部分参数确定较困难的现象,建议了一种基于部分试验数据和反演分析基础上的参数确定的复合识别法,可方便地确定堆石料亚塑性模型的本构参数。 (4)对几种常规室内土工试验进行了亚塑性数值模拟,结合计算结果对亚塑性模型做了进一步的力学特性分析研究。 (5)开发研制了改进的堆石料Gudehus-Bauer亚塑性模型的有限元法计算程序,将其应用于堆石坝数值分析计算中,得到了一些有意义的新的研究成果。 (6)总结了面板堆石坝三维非线性有限元法计算的基本理论。 (7)对堆石料的流变性采用粘性-亚塑性理论进行了初步建模分析。建立了基于亚塑性理论的面板与垫层之间的新型接触面模型。

论文目录:

前言

摘要

Abstract

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 面板堆石坝的发展历程与国内外研究现状

1．3 堆石料的本构模型研究现状及亚塑性本构理论

1．4 主要研究内容和创新点

第2章 堆石料的工程特性及本构模型

2．1 堆石料的工程特性

2．2 土体本构分析应遵循的一些基本原理

2．3 堆石料的常规本构模型

2．4 堆石料的亚塑性本构模型

2．5 本章小结

第3章 亚塑性本构模型的基本理论

3．1 亚塑性理论的数学力学基础

3．2 亚塑性本构模型的一般形式

3．3 亚塑性本构模型的一般力学特性

3．4 Wu-Bauer亚塑性本构模型

3．5 本章小结

第4章 堆石料的亚塑性本构建模及其参数确定方法

4．1 概述

4．2 散粒体材料的孔隙比变化规律

4．3 堆石料的亚塑性本构建模

4．4 堆石料Gudehus-Bauer模型的力学特性分析

4．5 基于Gudehus-Bauer模型的静止土压力系数K_0的推导

4．6 改进的堆石料Gudehus-Bauer模型参数确定的复合识别法

4．7 基本土工试验数值模拟

4．8 本章小结

第5章 亚塑性本构模型有限元法计算程序的研制

5．1 塑性率型进化方程的数值积分格式

5．2 亚塑性率型本构方程进化算法的改进

5．3 程序开发

5．4 算例分析

5．5 本章小结

第6章 面板堆石坝的有限元法数值分析

6．1 面板堆石坝其他结构的本构模型

6．2 单元的数学力学分析和方程求解

6．3 面板堆石坝的亚塑性有限元法数值分析

6．5 本章小结

第7章 亚塑性理论在面板堆石坝中的进一步应用研究

7．1 堆石料的流变性及其常规研究方法

7．2 堆石料流变性的粘性-亚塑性建模研究

7．3 基于亚塑性理论的接触面模型初步研究

7．4 本章小结

第8章 总结与展望

8．1 全文总结

8．2 展望

参考文献

研究生期间发表的学术论文

研究生期间参与的主要科研项目

致谢

发布时间: 2006-01-16

参考文献

• [1].考虑尺寸效应的堆石料流变模型及其工程应用[D]. 夏明锬.武汉大学2015
• [2].考虑颗粒破碎的堆石料级配演化和变形特性研究[D]. 王峰.大连理工大学2018
• [3].堆石料颗粒破碎模拟的SBFDEM研究及程序研制[D]. 罗滔.武汉大学2016
• [4].堆石料弹塑性循环本构模型研究及应用[D]. 张幸幸.清华大学2015
• [5].堆石料和接触面弹塑性本构模型及其在面板堆石坝中的应用研究[D]. 刘京茂.大连理工大学2015
• [6].基于裂缝扩展细观模拟的堆石料流变特性研究[D]. 邵磊.大连理工大学2013
• [7].堆石料风化过程中的抗剪强度和变形特性研究[D]. 孙国亮.清华大学2009
• [8].堆石料的颗粒破碎应变及其数学模拟[D]. 孔德志.清华大学2009
• [9].土流变性质研究与滑坡三维非线性有限元数值模拟[D]. 王琛.四川大学2003

相关论文

• [1].筑坝堆石料应力路径本构关系研究[D]. 相彪.大连理工大学2009
• [2].溢流混凝土面板堆石坝结构设计研究[D]. 拉德曼(Radman Ali).河海大学2002
• [3].深覆盖层上高面板坝应力变形性状研究[D]. 孙大伟.南京水利科学研究院2006
• [4].无粘性土亚塑性本构模型研究[D]. 熊保林.大连理工大学2008

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