邓肯张非线性材料模型参数优化计算方法

以SL237—1999《土工试验规程》建议的计算方法为依据,以邓肯张EB模型K,n参数的计算为主线,提出了一种邓肯张非线性材料模型参数优化计算方法。该方法首先得到5种拟合方案的参数计算结果,以此为依据确定K,n参数的二维矩形区域,然后在该区域内随机搜索与试验结果符合较好的参数点构成有效点集,根据有效点集确定优选参数。该方法综合考虑了5种拟合方案的计算结果,得到的优选参数是试验数据的充分体现,与规程建议的方法相比更具代表性。

不同排水方式的湿陷性黄土力学特性试验及邓肯-张模型的改进

为分析渠坡变形破坏机理,针对新疆某输水明渠工程的湿陷性黄土进行了固结排水和固结不排水三轴剪切试验,并通过改进的邓肯-张模型对三轴剪切试验曲线进行了模拟,同时与邓肯-张模型和驼峰型三次曲线模型进行了对比分析。研究结果表明:随着围压增大,固结排水试验的应力-应变曲线和体变曲线均由软化型转变为硬化型;固结不排水试验应力-应变曲线均为硬化型,孔压曲线均表现为软化型;固结排水试验得到的有效黏聚力大于固结不排水试验得到的黏聚力,固结排水试验得到的有效内摩擦角与固结不排水试验得到的内摩擦角相差较小;改进后的邓肯-张模型参数共有9个;邓肯-张模型不能合理描述软化型三轴试验曲线,驼峰型三次曲线模型对强软化型三轴试验曲线契合度较差,而改进的邓肯-张模型能够较好地描述各种形态的湿陷性黄土三轴试验曲线,有较好的准确性。

基于结构性黄土联合强度的邓肯–张非线性本构模型

基于Mohr–Coulomb强度准则建立的邓肯–张非线性本构模型可以较好地反映土体抗剪强度特性,但是不适宜反映土体的抗拉强度特性。为了合理反映结构性黄土的抗拉强度,首先,通过在邓肯–张非线性本构模型中引入联合强度准则,基于联合强度准则重新确定了土的强度(1 3?-?)f,从而对破坏应力比Rf进行了修正;然后,用修正后的破坏应力比Rf重新确定了切线变形模量Et;最后,用修正后的切线变形模量Et对切线泊松比νt进行了修正,从而建立了基于联合强度理论的邓肯–张模非线性本构模型,为邓肯–张非线性本构模型在结构性黄土边坡的稳定性研究中,合理考虑结构性黄土的抗拉强度特性的作用提供了一种新的方法和途径。

土体邓肯-张非线性弹性模型参数反演分析

针对邓肯 -张土体的非线性 -弹性模型 ,本文用变尺度法编制了优化程序 ,对该模型参数进行参数识别 ,结合工程算例进行验证 ,并进行了反馈分析。结果表明变尺度法是一种很好的约束优化算法 ,其收敛速度快、准确性高 。

模型参数对邓肯—张非线性弹性模型应用影响研究

岩体破坏模型重要影响因素之一是岩体本构模型,邓肯—张模型是岩土工程中应用最为广泛的土的非线性弹性本构模型.本文对邓肯-张非线性弹性模型的影响因素进行了分析,并结合实例说明,本构模型中有关参数的取值和匹配对模型的应用和工程计算均有较大影响.

基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-ν模型及应用研究

针对邓肯-张E-ν模型在低应力状态下粗颗粒土体变特性描述不足的问题,分析高速铁路B组粗颗粒土填料大型三轴试验得到轴向应变与横向应变的变化特征,提出基于二次函数的非线性泊松比公式。将非线性泊松比代替邓肯-张E-ν模型切线泊松比,建立基于非线性泊松比修正的邓肯-张E-ν模型。采用中点增量法和Abaqus二次开发平台,编写修正邓肯-张模型的用户子程序(UMAT)。通过粗粒土三轴试验的数值模拟,对修正邓肯-张模型程序的可行性进行应用研究。研究结果表明:基于非线性泊松比修正的邓肯-张模型的轴向应变-体积应变计算结果与实验实测结果一致,可真实反映粗粒土填料的轴向应变-体积应变趋势。

应用邓肯-张非线性模型近似计算路基沉降

提出了应用邓肯－张非线性模型对路基沉降量进行估算的近似算法。通过与规范算 法和实测沉降的对比分析，证明该算法是可靠的，可用于软土路基设计与施工控制。

尾矿坝堆坝材料非线性力学特性试验研究及数学模型拟合

加强尾矿库安全管理,准确把握尾矿坝堆坝材料物理力学特性和运行规律,对于减少和防止尾矿库溃坝事故的发生,确保尾矿库的安全运行有重要意义。在总结有关尾矿库稳定性分析方法的基础上,利用三轴试验系统,以北京和尚峪尾矿库堆坝材料为研究对象,开展了尾砂非线性力学特性试验研究,整理并得到了用于描述尾砂应力变形特性的三轴试验曲线,并利用邓肯-张EB非线性数学模型对试验过程进行了拟合,拟合结果表明,邓肯-张EB模型能够较好地描述尾砂的受力变形特性。研究结果可为尾矿库安全监测系统位移预警指标的定量预警方法研究提供参考。

基于邓肯张模型多参数协调的强度折减法研究

简要介绍了邓肯张模型,结合大量的三轴实验数据对邓肯张模型进行了分析,建立了强度参数与变形参数之间的等价关系,进而提出一种考虑变形参数与强度参数协调折减的强度折减法。分析了不同折减方案对尾矿坝安全系数和塑性区分布的影响,得出与单纯折减c,φ值相比,协调折减Rf,K,n与c,φ的方案得到的位移场偏大,而协调折减Kb,m与c,φ的方案得到的位移场偏小,多参数协调折减的方案得到的位移场是一种折中的结果。同时,多参数协调折减方案可以消除模型底部部分不合理的塑性区,计算的安全系数结果最小,有利于工程的稳定性评价。

邓肯—张模型研究现状和在工程中的应用讨论

目前描述土的应力-应变关系的数学模型有很多种,包括弹性和弹塑性两大类。非线性弹性模型中,邓肯—张(Duncan—Chang)模型因其具有多种优点而获得了最为广泛的应用,它包括初始模型和修正后的E-B模型。在某工程路基沉降计算过程中应用了E—μ模型,在计算塔克拉玛干沙漠粉沙变形用到了E—B模型。

细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型

描述含水合物沉积介质的应力-应变关系,建立含水合物沉积介质的力学模型,预测水合物储层的变形规律,是有效开发水合物资源的基本前提。以经典邓肯-张模型为基础,结合细砂质含水合物沉积介质力学三轴试验数据,提出了适合细砂质含水合物沉积介质的非线性弹性力学模型及其参数,并验证了模型的准确性。结果表明,该模型及其参数可以很好地描述细砂质含水合物沉积介质的应力-应变的非线性弹性关系。

邓肯-张模型参数敏感性分析

在岩土介质非线性弹性模型的反演分析中,采用邓肯-张模型,计算卸载时采用卸载模型,这一模型中与弹性模量和泊松比有关的参数有8个。如果将这8个参数都进行反演,计算工作量太大,也没有必要,因此文中对这些参数进行敏感性分析,通过计算得出:参数(?)、Rf、K、c相对来讲敏感性较强,而参数F、n、G、d相对来讲敏感性较弱。

土体非线性本构模型的修正与土层特性分析

旨在提出一个合理应用经典土体非线性本构模型进行具体土层分析的方法。依据土体非线性数值模拟的基本理论,通过开发一个适合于大型计算软件ANSYS的Macro文件,采取对邓肯-张非线性本构模型中的参量Et进行逐级荷载作用下的修正方式,建立了一种土体非线性本构模型修正与土层非线性特性分析的方法。一黏性土土样的三轴试验结果表明,对一些常用的土的非线性本构模型,在应用于具体的土层中时所存在的不适应或不适合具体土层特性的部分,采用文中所建立的方法矫正或修正可提高应用这些经典本构模型对具体土层进行非线性特性分析时的合理性和有效性,进而可提高土的变形特性分析和土与其中及相邻结构共同作用分析的计算精度。

黄土非线性弹性本构模型

文章采取陕西泾阳第5层黄土(Q_2,L_5)样,分别做了不同含水率的原状和重塑土的三轴固结排水剪切试验和k_0固结试验,得到有效强度参数及变形参数与含水率的关系,利用邓肯-张模型对试验数据进行拟合,得出切线变形模量和切线泊松比与含水率的关系,获得原状和重塑黄土非线性弹性本构模型中的相关参数。

基于三轴试验的邓肯张模型参数的确定方法

由于邓肯—张模型反映了土体变形的主要规律并且其各项参数易于从常规三轴试验求得而在工程实践中被广泛应用,因此通过对邓肯—张双曲线型模型的推导,获取材料参数之间的关系,通过三轴试验数据的分析,确定邓肯—张双曲线模型的参数。

基于三轴试验的邓肯—张模型参数的确定方法

通过对邓肯—张双曲线型模型的推导,获取材料参数之间的关系,通过三轴试验数据的分析,确定邓肯—张双曲线模型的参数,为邓肯—张双曲线模型的推导提供了一种思路。

冻结砂土的应力-应变关系及非线性莫尔强度准则

对于-6℃的冻结砂土进行一系列的试验,结果表明,当围压小于3.0MPa时,其应力–应变关系具有明显的应变软化现象;当围压大于3.0MPa时,其应力–应变关系则具有明显的应变硬化现象。针对广义的双曲线模型并不能很好地描述-6℃冻结砂土在围压大于3.0MPa时的应力–应变关系,邓肯–张模型也不能理想地反映围压小于3.0MPa时-6℃冻结砂土的应变软化特性,提出既能描述应变软化现象又能描述应变硬化现象的改进的邓肯–张模型。研究表明,其结果和试验结果吻合良好。由于压融现象的存在,当围压大于一定值后,冻结砂土的剪切强度随围压的增大而减小。如果用莫尔–库仑准则来描述冻结砂土的剪切强度,会产生较大的误差。为解决这一问题,提出非线性莫尔强度准则。研究结果表明,其精度较高,比莫尔–库仑强度准则能更好地描述冻结砂土的剪切强度。

林木根系黄土复合体的非线性有限元分析

为了揭示林木根系固土的力学机制和林木固坡的抗滑机理,以林木根系黄土复合体为研究对象,采用三轴压缩试验结合有限元模拟的方法,研究了根土复合体的应力应变传递变化。将根土复合体视作单一均匀复合材料,采用非线性弹性模型中的邓肯--张(E--B)模型作为其复合模型,根据三轴压缩试验结果计算出的模型参数,运用非线性有限元法模拟三轴压缩试验中素土和复合根土复合体的应力场和应变场,绘制等值线图。结果表明:土体中加根能显著提高土体的承载力、限制土体的侧向变形、减少土体的沉降量,模拟结果与三轴压缩试验结果基本一致。可以将有限元方法用于造林边坡的应力应变场研究。

高填路基分层填筑过程非线性有限元分析

本文提出了一种采用非线性有限元模拟高填方路基分层填筑施工过程的方法。首先,在数值模拟中,根据填料各向异性的特性,选取了邓肯-张(E-B)本构模型;其次,考虑土体的应力水平变化,计算了加载过程中应力路径对填料状态的影响;最后,根据分层施工的特点,对位移场进行了修正。该方法能真实反映施工过程中填筑体的应力、变形规律,可为进一步进行应力水平分析和沉降计算等提供依据,也为高填方路基工程的设计、施工提供了一种新思路。

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

确定静止土压力系数在土压力计算中非常重要,但是粗颗粒土的静止土压力系数非线性特征长期被忽视,专门研究其非线性特征具有重要现实意义。为弥补粗粒土K0非线性研究的不足,分析了粗颗粒土的静止土压力系数非线性特征。基于邓肯-张模型的应力-应变增量关系,引入邓肯-张模型参数,建立了静止土压力系数数学公式。同时,提出了粗颗粒土静止土压力系数非线性计算方法,并对公式参数敏感性进行了分析。基于K0试验数据和数值试验结果,对粗颗粒土静止土压力系数非线性计算方法进行了应用分析。应用结果表明:K0预测值与K0实测值吻合,所提出的非线性K0计算方法可用于粗颗粒土K0计算。通过与Jaky公式的结果的对比分析,讨论了初始应力条件对粗颗粒土静止土压力系数非线性计算结果的影响。该研究成果有助于加深对土体静止土压力系数非线性的理解,并为粗颗粒土静止土压力系数计算提供参考。