GTS 修正摩爾庫倫和硬化土內(nèi)容

1、MIDAS/GTS GTS V200 升級內(nèi)容01. 前處理功能02. 材料本構(gòu)03. 單元04. 分析功能05. 后處理功能02. 材料本構(gòu)1. 修正的莫爾庫倫本構(gòu)(Modified Mohr-Coulomb)修正的莫爾庫倫本構(gòu)是在莫爾庫倫本構(gòu)基礎(chǔ)上改善的本構(gòu)模型，適用于各種類型的地基，特別適用于象沙土或混凝土那樣具有摩擦特性的材料。修正的莫爾庫倫本構(gòu)用于模擬具有冪率關(guān)系的非線性彈性模型和彈塑性模型的組合模型。如圖.1所示，修正的莫爾庫倫本構(gòu)的剪切屈服面與莫爾庫倫本構(gòu)的屈服面相同，壓縮屈服面為橢圓形的帽子本構(gòu)。另外，修正的莫爾庫倫本構(gòu)的剪切屈服面與壓縮屈服面是獨立的，在剪切方向和壓縮方向采用

2、了雙硬化模型(Double Hardening)。莫爾庫倫本構(gòu)的偏平面形狀為六邊形，在計算頂點的塑應(yīng)變方向時需要采用特別的數(shù)值計算方法。但是如圖.2所示，修正的莫爾庫倫本構(gòu)為了消除分析過程中的不穩(wěn)定因素，偏平面采用了圓角處理，使計算的收斂性更好。修正的莫爾庫倫本構(gòu)在p-q平面上采用了相關(guān)流動法則，在偏平面上采用了非關(guān)聯(lián)流動法則(Non-associated Flow Rule)。另外，如圖.1所示，使用值，移動剪切屈服面可以反映莫爾庫倫本構(gòu)的粘聚力效果。圖.1 在p-q平面 圖.2 在偏平面修正的莫爾庫倫本構(gòu)的材料參數(shù)輸入窗口如下：三軸試驗的割線剛度(E50ref)三軸試驗中極限強(qiáng)度的50%時

3、的割線剛度主壓密試驗的切線剛度(Eoedref)壓密試驗中參考壓強(qiáng)下的彈性系數(shù)卸載/加載剛度(Eurref)卸載/加載時的彈性系數(shù)，一般取E50值的3倍參考壓強(qiáng)(Pref)三軸試驗中的基準(zhǔn)壓強(qiáng)極限膨脹角極限狀態(tài)下的膨脹角剪切破壞面的摩擦角剪切破壞面的最大摩擦角應(yīng)力水平依賴的乘方具有冪流關(guān)系的非線性材料的指數(shù)孔隙率孔隙率KNC正常固結(jié)粘土的應(yīng)力比超固結(jié)超固結(jié)2. 硬化土模型硬化土模型也是改善了莫爾庫倫本構(gòu)的材料本構(gòu)，是由Schanz(1998)開發(fā)的適用于模擬軟土和硬土的最新材料本構(gòu)關(guān)系。如圖.3所示，在pi-平面上的形狀與普通的莫爾庫倫本構(gòu)相同，且使用內(nèi)摩擦角()、粘聚力()、膨脹角()來描述

4、極限狀態(tài)的應(yīng)力。但是與描述理想彈塑性狀態(tài)的莫爾庫倫本構(gòu)不同，硬化土模型可以模擬應(yīng)力增量隨應(yīng)變逐漸減小的硬化現(xiàn)象。巖土強(qiáng)度采用三軸試驗剛度()、三軸卸載剛度()和固結(jié)儀荷載強(qiáng)度()描述，所以比莫爾庫倫本構(gòu)更能準(zhǔn)確地模擬地基。如圖.3所示，硬化土模型的屈服面分別由描述剪切硬化和高約束應(yīng)力狀態(tài)下的帽子本構(gòu)硬化的屈服面組成，所以可以描述各種應(yīng)力狀態(tài)。雖然地基剛度的平均值一般推薦使用和，但是對于軟弱地基或剛度比較大的地基，的值應(yīng)取與實際接近的值(參考圖.4)。另外，因為硬化土模型中的地基剛度隨應(yīng)力在變化，所以可以模擬地基剛度隨壓縮而增加的情況，并且具有抑制體積過渡膨脹的膨脹限值和抑制過渡張拉的張拉強(qiáng)度限

5、值功能。圖.3 硬化土模型在平面上的屈服面，在彈性區(qū)域使用張拉強(qiáng)度限值抑制過渡張拉圖.4 標(biāo)準(zhǔn)排水試驗中第一次加載時的應(yīng)力應(yīng)變雙曲線相關(guān)關(guān)系硬化土模型的材料參數(shù)輸入窗口如下：參數(shù)沙土粘土使用偏加載計算的彈性模量一般的MC本構(gòu)的彈性模量 - 軟土: 2000 t/m2 - 中硬土: 3000 t/m2 - 硬土: 4000 t/m2與相同或5/4的值壓縮試驗中得到的彈性模量與相同或4/5的值 彈性卸載/再加載時的彈性模量卸載試驗時的彈性模量或者為的3倍彈塑性壓縮模量 或者 彈性膨脹模量 或者 冪指數(shù)一般取 0.5卸載/再加載泊松比一般取 0.2基準(zhǔn)壓10 t/m2(98.06kPa)正常固結(jié)粘土的靜止土壓力系數(shù)Ko1-sin(Jaky, 1944)0.44+0.42(PI/100) (Massursch,1979)膨脹