堆石料亞塑性本構(gòu)模型及面板堆石壩數(shù)值分析.pdf

1、堆石料是面板堆石壩的受力支撐體系，其受力變形特性在很大程度上決定了大壩的工作性態(tài)。本文在堆石料工程特性分析研究的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行全新的亞塑性本構(gòu)建模，結(jié)合理論分析和數(shù)值計(jì)算，指出該模型能夠反映堆石料的主要力學(xué)特性，且又有自身特色，一些特有的研究成果對(duì)堆石壩進(jìn)一步的應(yīng)力變形分析研究具有一定的指導(dǎo)意義。具體研究了以下主要內(nèi)容：(1)分析了堆石料的壓縮性，抗剪特性及其變形機(jī)理，概括了堆石料的非線(xiàn)性、壓硬性、剪脹性和各向異性等主要力學(xué)特性，為亞

2、塑性本構(gòu)建模奠定了力學(xué)分析基礎(chǔ)。此外，對(duì)常規(guī)堆石料的本構(gòu)模型進(jìn)行了概括比較分析。 (2)系統(tǒng)地介紹了亞塑性本構(gòu)理論的起源、發(fā)展和目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。給出了亞塑性理論的數(shù)學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)理論，分析了亞塑性模型的一般表達(dá)形式及其基本力學(xué)特性。(3)分析研究了散粒體材料的孔隙比變化規(guī)律。結(jié)合堆石料的力學(xué)特性分析，將Gudehus-Bauer亞塑性模型作一些改進(jìn)后引入到堆石料本構(gòu)建模中。理論分析和計(jì)算都表明，該模型能夠反映堆石料的主要力學(xué)特性

3、。此外，針對(duì)改進(jìn)模型的9個(gè)材料常數(shù)中部分參數(shù)確定較困難的現(xiàn)象，建議了一種基于部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)和反演分析基礎(chǔ)上的參數(shù)確定的復(fù)合識(shí)別法，可方便地確定堆石料亞塑性模型的本構(gòu)參數(shù)。 (4)對(duì)幾種常規(guī)室內(nèi)土工試驗(yàn)進(jìn)行了亞塑性數(shù)值模擬，結(jié)合計(jì)算結(jié)果對(duì)亞塑性模型做了進(jìn)一步的力學(xué)特性分析研究。 (5)開(kāi)發(fā)研制了改進(jìn)的堆石料Gudehus-Bauer亞塑性模型的有限元法計(jì)算程序，將其應(yīng)用于堆石壩數(shù)值分析計(jì)算中，得到了一些有意義的新的研究成果。