土體的流變特性與彈粘塑性模擬

Preface

Chapter1 Introduction

Chapter2 Rev Iew of Litera Ture

Chapter3 Apparatus，TestingTechniquesandSoil

Chapter4 InvestigationofStrain-RateEffects

Chapter5 CreepBehaviourofRHKMDinTriaxialTests

Chapter6 BehaviourofStressRelaxation

Chapter7 AnElasticViscoplasticModelanditsVerifation

Chapter8 EVPModelApplicationI:ModellinganIdealFoundationon HKMD

Chapter9 EVPModelApplicationII:SimulationofPorewaterpressureinClayUnderneathTarsiutIsland

Chapter10 AnExtended3-DEVPModelandItsVerification

Chapter11 SimulationofConsolidationBehaviourofaTest Embankment

Chapter12 Frameworkofa3-DEVPModelforAnisotropicallyConsolidatedClay

References 2100433B

本書(shū)是一部反映土體流變領(lǐng)域部分研究成果和發(fā)展概況的專著.

關(guān)于非飽和土的研究主要可分為兩大類∶一類是對(duì)其水分特性進(jìn)行研究并提出各種水分特性曲線的模型，這類研究通常假定非飽和土是不變形的；另一類是對(duì)非飽和土的變形和強(qiáng)度特性進(jìn)行研究并用非線性彈性或彈塑性本構(gòu)關(guān)系模擬其力學(xué)性質(zhì)，此類研究通常不考慮水分特性。而實(shí)際中非飽和土的水分特性與力學(xué)特性是相互關(guān)聯(lián)的，即水分的變化影響著非飽和土的力學(xué)性質(zhì),非飽和土的變形也影響著水分特性。近兩三年，國(guó)際上已經(jīng)有人用彈塑性模型的手法來(lái)模擬水分和力學(xué)特性的耦合，但這類研究只是初步的，所提出的模型是概念性的，不夠具體，只適用于等向應(yīng)力狀態(tài)下的性質(zhì)。本研究計(jì)劃研制吸力控制的非飽和土三軸儀，用該儀器進(jìn)行非飽和土的試驗(yàn)，同時(shí)量測(cè)非飽和土的水分和力學(xué)性質(zhì)，對(duì)由變形引起的非飽和土的水分特性變化進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出能考慮水分和力學(xué)性質(zhì)的耦合彈塑性模型。該模型不僅考慮吸力對(duì)非飽和土的變形強(qiáng)度和水分的影響,而且可以考慮變形對(duì)水分特性的影響。 2100433B

彈塑件力學(xué)是固體力學(xué)的重要分支學(xué)科。固體材料往往同時(shí)具有彈性和塑性性質(zhì)，特別是材料處在塑性階段時(shí)，變形中既有可恢復(fù)的彈性變形，又有不可恢復(fù)的塑性變形。

大多數(shù)固體材料往往同時(shí)具有彈性和塑性性質(zhì)，因此又常被稱為彈塑性材料。彈塑性指的是物體在外力作用下會(huì)發(fā)生變形，而外力卸載之后變形不一定能完全恢復(fù)的性質(zhì)，其中變形中可恢復(fù)部分稱為彈性變形，不可恢復(fù)部分稱為塑性變形。

彈性力學(xué)討論固體材料中的理想彈性體及同體材料彈性變形階段的力學(xué)問(wèn)題，包括在外力作用下彈性物體的內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的分布，以及與之相關(guān)的基礎(chǔ)理論。

塑性力學(xué)討論固體材料中塑性階段的力學(xué)問(wèn)題，采用宏觀連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的研究方法，從材料的宏觀塑性行為中抽象出力學(xué)模型，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程予以描述?？勺冃瓮w的彈性階段與塑性階段是整個(gè)變形過(guò)程中的兩個(gè)不同階段，彈塑性力學(xué)是研究這兩個(gè)密切相連階段力學(xué)問(wèn)題的科學(xué)。

彈塑性力學(xué)經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，具有一套較完善的理論和方法。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，研究彈塑性力學(xué)新的理論、方法及其在基礎(chǔ)工程上的應(yīng)用尤顯重要。塑性力學(xué)與彈性力學(xué)有著密切的關(guān)系，彈性力學(xué)中的大部分基本概念和處理問(wèn)題的方法都可以在塑性力學(xué)中得到應(yīng)用。

彈性力學(xué)與塑性力學(xué)的根本區(qū)別在于彈性力學(xué)是以應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系的廣義Hooke定律為基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，在塑性力學(xué)的范圍中，應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系呈非線性，而這種非線性的特征與所研究的具體材料有關(guān)，對(duì)于不同的材料和條件，具有不同的變化規(guī)律。

工程材料在應(yīng)力超過(guò)彈性極限以后并未發(fā)生破壞，仍具有一定繼續(xù)承受載荷的能力，但剛度相對(duì)地降低，故以彈性力學(xué)為基礎(chǔ)的沒(méi)計(jì)方法不能充分發(fā)揮材料的潛力，某種程度上導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。因此，以塑性力學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法比彈性力學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)更為優(yōu)越，更符合實(shí)際工程應(yīng)用。 2100433B

材料受力超過(guò)彈性極限或屈服強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)力和應(yīng)變呈非線性關(guān)系，產(chǎn)生不可逆的塑性變形，卸載后，出現(xiàn)殘余應(yīng)變的現(xiàn)象。外載進(jìn)入彈塑性區(qū)域，物體產(chǎn)生的變形稱彈塑性變形，由彈性變形和塑性變形組成。

彈性變形的應(yīng)變可用虎克定律

塑性應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系有增量理論或塑性流動(dòng)理論，表述塑性形變?cè)隽颗c應(yīng)力、應(yīng)力增量的關(guān)系；形變理論或全量理論（總應(yīng)變理論），表述塑性應(yīng)變本身與應(yīng)力間的關(guān)系。為充分發(fā)揮材料的潛力，降低結(jié)構(gòu)重量，采用彈塑性設(shè)計(jì)，是使結(jié)構(gòu)的總體受力處于彈性狀態(tài)，局部區(qū)域允許進(jìn)入塑性狀態(tài)，既保證高的總體性能，又保證安全可靠。