土体的流变特性与弹粘塑性模拟

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

本书是一部反映土体流变领域部分研究成果和发展概况的专著.

关于非饱和土的研究主要可分为两大类∶一类是对其水分特性进行研究并提出各种水分特性曲线的模型，这类研究通常假定非饱和土是不变形的；另一类是对非饱和土的变形和强度特性进行研究并用非线性弹性或弹塑性本构关系模拟其力学性质，此类研究通常不考虑水分特性。而实际中非饱和土的水分特性与力学特性是相互关联的，即水分的变化影响着非饱和土的力学性质,非饱和土的变形也影响着水分特性。近两三年，国际上已经有人用弹塑性模型的手法来模拟水分和力学特性的耦合，但这类研究只是初步的，所提出的模型是概念性的，不够具体，只适用于等向应力状态下的性质。本研究计划研制吸力控制的非饱和土三轴仪，用该仪器进行非饱和土的试验，同时量测非饱和土的水分和力学性质，对由变形引起的非饱和土的水分特性变化进行试验研究，提出能考虑水分和力学性质的耦合弹塑性模型。该模型不仅考虑吸力对非饱和土的变形强度和水分的影响,而且可以考虑变形对水分特性的影响。 2100433B

弹塑件力学是固体力学的重要分支学科。固体材料往往同时具有弹性和塑性性质，特别是材料处在塑性阶段时，变形中既有可恢复的弹性变形，又有不可恢复的塑性变形。

大多数固体材料往往同时具有弹性和塑性性质，因此又常被称为弹塑性材料。弹塑性指的是物体在外力作用下会发生变形，而外力卸载之后变形不一定能完全恢复的性质，其中变形中可恢复部分称为弹性变形，不可恢复部分称为塑性变形。

弹性力学讨论固体材料中的理想弹性体及同体材料弹性变形阶段的力学问题，包括在外力作用下弹性物体的内力、应力、应变和位移的分布，以及与之相关的基础理论。

塑性力学讨论固体材料中塑性阶段的力学问题，采用宏观连续介质力学的研究方法，从材料的宏观塑性行为中抽象出力学模型，并建立相应的数学方程予以描述。可变形同体的弹性阶段与塑性阶段是整个变形过程中的两个不同阶段，弹塑性力学是研究这两个密切相连阶段力学问题的科学。

弹塑性力学经过一百多年的发展，具有一套较完善的理论和方法。随着现代科技的高速发展，研究弹塑性力学新的理论、方法及其在基础工程上的应用尤显重要。塑性力学与弹性力学有着密切的关系，弹性力学中的大部分基本概念和处理问题的方法都可以在塑性力学中得到应用。

弹性力学与塑性力学的根本区别在于弹性力学是以应力和应变呈线性关系的广义Hooke定律为基础。一般来说，在塑性力学的范围中，应力和应变之间的关系呈非线性，而这种非线性的特征与所研究的具体材料有关，对于不同的材料和条件，具有不同的变化规律。

工程材料在应力超过弹性极限以后并未发生破坏，仍具有一定继续承受载荷的能力，但刚度相对地降低，故以弹性力学为基础的没计方法不能充分发挥材料的潜力，某种程度上导致材料的浪费。因此，以塑性力学为基础的设计方法比弹性力学为基础的设计更为优越，更符合实际工程应用。 2100433B

材料受力超过弹性极限或屈服强度时，应力和应变呈非线性关系，产生不可逆的塑性变形，卸载后，出现残余应变的现象。外载进入弹塑性区域，物体产生的变形称弹塑性变形，由弹性变形和塑性变形组成。

弹性变形的应变可用虎克定律

塑性应变与应力的关系有增量理论或塑性流动理论，表述塑性形变增量与应力、应力增量的关系；形变理论或全量理论（总应变理论），表述塑性应变本身与应力间的关系。为充分发挥材料的潜力，降低结构重量，采用弹塑性设计，是使结构的总体受力处于弹性状态，局部区域允许进入塑性状态，既保证高的总体性能，又保证安全可靠。