基于細(xì)觀接觸理論的堆石料解析本構(gòu)關(guān)系研究

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1、大拔－大孝ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉ頁(yè)士室位論文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—／＾＼Ｉ＜ＯＩ義ｒ驚Ｊ基于細(xì)觀接觸理論的堆石料解析本構(gòu)關(guān)系研究水工結(jié)構(gòu)工程ｉ學(xué)科專(zhuān)業(yè)作者姓名■Ｊ指導(dǎo)教師——，答辯日期——Ｈ．．；Ｊ＇－．１：：ｕＳ碩士學(xué)位論文基于細(xì)觀接觸理論的堆石料解析本構(gòu)關(guān)系研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｎａｌｔｉｃａｌＣｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅＭｏｄｅｌｏｆＲｏｃｋｆｉｌｌＭａｔｅｒｉａｌ

2、ｙＢａｓｅｄｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＣｏｎｔａｃｔＴｈｅｏｒｙ作者姓名：李士杰學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：水工結(jié)構(gòu)工程學(xué)號(hào)：２１２０６２３３指導(dǎo)教師：遲世春教授完成日期：太遠(yuǎn)理工大勞ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果一。與我同工作

3、的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目：作者簽名：日期：年／月？＿日一＿＿大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要土石規(guī)具有工程投資省、施工技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單且工期短、對(duì)地形地質(zhì)條件的要求低等特點(diǎn)，在水利水電工程中應(yīng)用廣泛。然而堆石料作為土石現(xiàn)的主要建筑材料，表現(xiàn)出非線性、彈塑性、剪脹性、流變性、應(yīng)變硬化或應(yīng)變軟化以及各向異性等等非常復(fù)雜的力學(xué)特性一，為其建立合理而完備的本構(gòu)模型直是工程界和學(xué)術(shù)界十分關(guān)心的問(wèn)題。目前應(yīng)用比較多的模型（如鄧肯張模型）

4、大多基于宏觀的唯象理論建立，缺乏對(duì)細(xì)（微）觀結(jié)構(gòu)的把握，不能有效揭示堆石料受力變形的本質(zhì)。對(duì)堆石料發(fā)生變形、強(qiáng)度變化的物理解釋也不盡滿(mǎn)意，從而限制了這類(lèi)模型的應(yīng)用。對(duì)顆粒材料而言，考慮細(xì)觀接觸的解析模型近年來(lái)得到了一定發(fā)展一，但這方法目前的研宄主要針對(duì)砂土。堆石料考慮細(xì)觀接觸的解析模型目前還沒(méi)有見(jiàn)到報(bào)道。。本文基于考慮細(xì)觀接觸的顆粒材料彈塑性本構(gòu)模型，針對(duì)堆石料展開(kāi)了以下工作（１）初步建立了堆石料細(xì)觀本構(gòu)的理論框架。顆粒接觸面的細(xì)觀本構(gòu)模型包括，－顆粒接觸模型的彈性部分采用Ｈｅｒｔｚ彈性理論考慮，塑性部分采用ＭｏｈｒＣｏｕｌｏｍｂ形式

5、“”的屈服函數(shù)、雙曲線形式的硬化函數(shù)與非關(guān)聯(lián)的流動(dòng)法則加以建立。依據(jù)最適假設(shè)法建立宏觀應(yīng)變到細(xì)觀接觸位移之間的宏細(xì)觀應(yīng)變位移關(guān)系，再根據(jù)余能守恒定理建立宏－接觸力關(guān)系觀應(yīng)力到細(xì)觀接觸力之間的宏細(xì)觀應(yīng)力，進(jìn)而聯(lián)立細(xì)觀接觸本構(gòu)模型，最終獲得宏觀應(yīng)力與應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系模型。（２）研宄了簡(jiǎn)化的常規(guī)試驗(yàn)?zāi)M計(jì)算流程，大大提高了運(yùn)算效率，同時(shí)釆用全量形式的屈服函數(shù)參與運(yùn)算，避免了誤差的累積。（３）研宄了模型中主要參數(shù)的確定方法，并對(duì)堆石料的常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)進(jìn)行了一。模擬本文中釆用常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果確定部分物理意義明確的參數(shù)，另部分無(wú)法通過(guò)

6、試驗(yàn)確定的參數(shù)則借助于粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行選擇。（４）為了對(duì)模型中的參數(shù)建立更清晰的認(rèn)識(shí)，進(jìn)行了模型參數(shù)的敏感性分析。通過(guò)分析結(jié)果，了解了所有參數(shù)在實(shí)際擬合中的影響效果和部分關(guān)系式在數(shù)值模擬中的控制作用，并預(yù)測(cè)了模型的其他擬合潛力。（５）對(duì)其他較復(fù)雜條件下的試驗(yàn)擬合進(jìn)行了探索。在實(shí)現(xiàn)了對(duì)常規(guī)三軸試驗(yàn)結(jié)果擬合后，根據(jù)對(duì)等應(yīng)力比三軸試驗(yàn)結(jié)果的分析，構(gòu)造了新的初始硬化剛度系數(shù)，嘗試了等應(yīng)力比三軸試驗(yàn)結(jié)果的擬合。關(guān)鍵詞：堆石料細(xì)觀本構(gòu)模型三軸試驗(yàn)；；；－－Ｉ大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣ

7、ｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅＭｏｄｅｌｏｆＲｏｃｋｆｉｌｌＭａｔｅｒｉａｌＢａｓｅｄｏｎＭｉｃｒｏｓｔｍｃｔｕｒｅＣｏｎｔａｃｔＴｈｅｏｒｙＡｂｓｔｒａｃｔ－Ａｓａｃｏｍｍｏｎｄａｍｔｙｐｅｅａｒｔｈｒｏｃｋｄａｍｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｏｅｃｔｓｆｏｒｉｔｓ，ｊａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｌｏｗｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｉｍｐｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｓｈｏｒｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄａｎｄｌｏｗｒｅｑｕｉｒｅ

8、ｍｅｎｔｆｏｒｔｏｐ