下加载面修正剑桥模型在ABAQUS中的二次开发及应用

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:meteorwei66
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通用有限元软件ABAQUS以其强大的非线性计算功能在岩土工程领域得到了广泛的应用。在其自带的弹塑性模型中,修正剑桥模型通常用于描述正常固结土的力学特性,在理论上比较合理并且在工程上得到了应用。然而,修正剑桥模型并不能合理描述超固结土体的力学特性。下加载面修正剑桥模型在理论上弥补了这一缺陷,它具有两个屈服面,通过下加载面位置的变化反映超固结土的应力应变特性,可以弥补ABAQUS自带本构模型的不足。本文主要工作及研究内容如下:1、基于下加载面修正剑桥模型的基本理论,推导出其弹塑性本构关系的表达式和二次开发所需的应力应变更新公式。利用ABAQUS提供的用户材料子程序接口UMAT,采用FORTRAN语言和显式的向前Euler积分算法针对下加载面修正剑桥模型开发出了子程序,扩充了ABAQUS软件的材料库。2、利用所编的UMAT子程序对单个单元模型进行不同增量加载步数的排水条件下的三轴压缩测试,并与ABAQUS自带的修正剑桥模型进行对比,证明UMAT子程序具有较高的精度和较好的稳定性。应用子程序对单个单元模型模拟不同的围压和排水条件的三轴压缩试验,并将结果与用FORTRAN编程计算得到的理论解进行对比,结果表明子程序能充分反映不同超固结比、不同排水条件下超固结土体的性质,如应变软化和剪缩、剪胀等,说明了子程序的适用性。3、在ABAQUS中模拟超固结土的三轴压缩试验和三轴加卸载试验,下加载面修正剑桥模型的UMAT子程序能更好地描述土体连续渐进的变形过程,相比于修正剑桥模型有较大的优势。4、建立多个单元的超固结土三轴压缩试验和地基固结沉降的模型,分别与试验数据和ABAQUS自带的修正剑桥模型进行了对比,证明了下加载面修正剑桥模型对于超固结土的力学性质能进行较为准确的描述,而且适用于超固结土的地基的固结沉降问题。
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