搜索ABAQUS 中巖土類介質本構模型之 Mohr-Coulomb
2017-03-29 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網
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適用范圍
Mohr一Coulomb塑性模型主要適用于在單調荷載下,以顆粒結構為特征的材料,如土壤,它與率變化無關。
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特點
在ABAQUS中,Mohr-Coulomb塑性模型有如下特點:
①在應力空間中存在彈性區(qū)與塑性區(qū)以及它們的分界面。
②材料是初始各向同性的。
③屈服行為取決于靜水壓力的大小,當靜力壓力越大,材料的強度越高。
④屈服行為受第二主應力a:大小的影響。
⑤材料在硬化或軟化時是各向同性。
⑥非彈性變形一般伴隨著體積變形發(fā)生,流動法制可以考慮剪脹行為。
⑦塑性勢是光滑曲面,并且是非關聯(lián)的。
⑧材料性質受溫度影響。
⑨不考慮率材料行為。
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Mohr-Coulomb模型的公式與參數(shù)
Mohr-Coulomb模型的彈性階段必須是線性、各向同性的,其屈服函數(shù)為:
其中
為
平面上屈服面形狀的一個度量。
其中
是
C是材料的粘聚系數(shù);
是極偏角,定義為:
;r為第三偏應力不變量
。
在Mohr一Coulomb模型中,實質上假定了由粘聚力系數(shù)來確定其硬化,粘 聚系數(shù)C可以是塑性應變,溫度或場變量的函數(shù),其硬化是各向同性的。
流動勢G為應力空間子午線平面上的雙曲函數(shù),Winam(1 9 95年)建議為光滑的橢圓函數(shù):
為材料的初始粘聚力,
,
為膨脹(dilation角;
實際上
偏心率e描述了介于拉力子午線
和壓力子午線
之間的情況
其默認值由下式計算:
ABAQUS允許在三向受拉或受壓狀態(tài)下匹配經典的Mohr-Coulomb模型。允許e在以下的范圍內變化:(0.5,1]
如果直接定義e,則ABAQUS僅僅在三向受壓的情況下與經典的Mohr-Coulomb準則匹配。此時仍是非關聯(lián)流動。
4. 在ABAQUS/CAE中輸入Mohr-Coulomb模型的參數(shù)
在CAE中的操作步驟為:
Property/Material/Create/Mechanical/Plasticity/Mohr Coulomb Plasticity,然后在彈出的窗口中首先輸入Plasticity參數(shù),然后輸入hardening 參數(shù):
①Plasticity參數(shù)包括:
偏心率(Deriatoric eccentricity)和子午線偏心率(Meridioral eccentricity),摩擦 角,膨脹角。若摩擦角、膨脹角與溫度有關,還需給出場變量數(shù)。
再在Data框中給出摩擦角與膨脹角平以及與溫度相關的場變量系列。
②Hardening參數(shù)主要是粘聚力(Cohesion yield stress)
若粘聚力與溫度相關,先要給出場變量數(shù)然后在Data框中輸入粘聚力與熱膨 脹塑性應變(abs plasticstrain),以及場變量。
5.使用Mohr-Coulomb模型時應注意的問題
①由于Mohr-Coulomb模型的塑性流動法則是非關聯(lián)的,因此必須采用非對稱 求解器。
②由于Mohr一Coulomb模型在使用前必須進行標定(Calibrated),其典型的標 定方法是從若干個不相同的三維試驗中獲得極限應力狀態(tài),并把它們定位于 子午線平面上來估算摩擦角中與粘聚力C。因此,必須慎重確定膨脹角使塑 性變形時的體積改變與標定過程一致,若塑性變形趨向于硬化,在標定時, 至少要有一組三維試驗提供硬化參數(shù)。
③由于在AB AQUS中,Mohr一Coulomb模型采用的是光滑塑性流動勢面, 它不同于經典的相關聯(lián)的Mohr一Coulomb準則的流動勢面(它是由若干個平面 形成的折面組成)。因此,ABAQUS中的Mohr一Coulomb模型中的塑性行為 與經典的Mohr一Coulomb模型有所不同。
· ABAQUS中的偏心率e的默認值,在三向受拉或受壓時,并不與經典的Mohr 一Coulomb準則一致。
以上內容來自朱以文等人著作《ABAQUS與巖土工程分析》
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