论文部分内容阅读
在岩土工程实践中，许多岩土材料在工程载荷作用下表现为应变软化特性，因而应变软化方面的研究对实际工程具有重大意义。然而，应变软化材料的分析要远比理想弹塑性、弹脆塑性、应变硬化材料复杂的多，因此，相关理论和方法研究得到了国内外众多学者的关注，但是，到目前为止，岩土工程中的应变软化问题还没有得到很好的解决。 本文以地下工程中围岩应变软化分析为背景，主要的研究内容和结论如下: (1)对三维球腔问题，通过一种有限差分方法对其进行了稳定性分析，与已有文献进行对比表明结果非常吻合。给出的有限差分方法对平衡方程与变形协调方程进行离散，将洞室围岩潜在塑性区划分为一系列的球壳，并考虑岩体的应变软化行为，结合Mohr-Coulomb准则和Hoek-Brown准则，对围岩的稳定性进行了研究，并对一组强度参数遵循CWFS（粘结力弱化与摩擦角强化）规律的围岩体内塑性区范围、变形与应力的分布进行了分析。同时与常规的应变软化模型的计算结果进行了对比，说明CWFS模型可能更加合理一些。 (2)在Matlab中编制了有限元程序，采用弧长法，对厚壁圆筒和方板等问题进行了弹塑性分析，深化了应变软化行为的认识。由于传统的荷载增量法无法追踪到应变软化问题荷载-位移曲线的下降段，而弧长法对于结构变形的全过程分析有很强的适用性，能够得到材料峰后的力学行为，是用于材料软化计算相当有效的算法。本文基于弧长法，编制了相应的程序，并计算了受压方板三种不同网格划分下，荷载-位移曲线下降段的不同表现，即网格依赖性对计算结果的影响，加深了对于应变软化行为的理解。 (3)对脆塑性理论中的几种应力跌落方式进行了分析，指出了围压不变假设条件下得到的单元体塑性耗散能最大。在现有的脆塑性理论中，有多种应力跌落假设，论文中比较了不同应力跌落方式对应的单元体塑性耗散能，详细分析了对应的应力跌落过程中塑性耗散能的特点。