西南交大高等土力学读书报告

高等土力学阅读报告专业班： 14级隧道一班名称： *学位： *指导老师：志强，2014年12月成都目录1概要12机架公设和屈服面外凸性12.1德拉克公设12.2屈服面外凸性52.3塑性应变增量向量与屈服面法线方向平行52.4结语6三土的试验结构关系模型-DUNCAN-CHANG模型63.1概要63.2邓肯张双曲模型73.2.1邓肯张双曲模型的本质73.2.2切线变形弹性模量邓肯张力计算式83.2.3切线泊松比邓肯张算式113.3三轴试验确定邓肯张双模型8大参数的方法133.3.1固着排水剪切试验133.3.2试验数据整理143.4结语16参考文献： 16I一组十四级学修隧道* *1概要与相对成熟、系统的土力学本科教材相比，多年来国内缺乏无比系统的岩土工程专业研究生高等土力学教材。 我国在1970年代末恢复了研究生制度，之后实施了学位制。 当时岩土工程的研究生人数很少，都是老教授们直接教授，有时是“一生多师”，学生们有幸教授前辈们本科的发展和先进知识。 80年代初，黄文熙先生预见大量培养研究生的形势即将到来，同时，他感到十年的浩劫使国内岩土工程专家疏远了国外土力学的发展，急需补习，黄文熙先生带领弟子们阅读其间国外出版物发表的重要文献，成为学科的一些主要课题这本书是根据国内最早开展土力学领域研究的学者们十几年的教育积累而编写的，是目前国内内内容比较全面的土力学教材。 这本书作为研究生的教材，在更广泛地向读者展示土力学研究领域的同时，介绍了近年来引起人们关注和争议的问题，并全面介绍了国内学者的研究成果，读者不仅系统地学习和理解了书籍的内容和成果，还了解了土力学科研究的基本途径和方法，了解了自己的研究理念本书内容依据本科土力学教材进一步扩展，分为7章，包括土工试验与测试、土结构关系、土强度、土水与土中渗流及其计算、土压缩与固结、土数值计算(包括土体稳定的极限平衡计算、土渗流与固结的有限元计算)。 每章都有各自的练习题、思考题或计算程序。 有些章节可以作为课外参考内容。 本书被选为北京市精品教材，既可作为土建、水利、铁路、交通、地质、冶金、农业、林业等相关专业的老师、硕士生等相关人员的教材和参考书，也可作为对岩土工程感兴趣的相关专业本科生、科研人员和工程技术人员的研修书和参考书。本报告书是学完这本书后，总结其中两个要点。双机架公设与屈服面外凸性2.1德拉克公设塑性加工力学研究中表现材料强化特性的重要假设也是判断材料稳定性的标准。 根据该公设，不仅材料负荷曲面(包括屈服曲面)的外凸的重要性质，还可以确立塑性状态下的构造方程式，即塑性变形的物性方程式。德拉克建立于20世纪50年代初，德拉克(D.C.Drucker )通过强化材料的单向拉伸进入塑性变形状态后，在载荷卸载应力循环过程中，添加了外力始终正常工作的性质和热力学相关规律提出的弹塑性材料强化假说。 这是传统塑性力学的基础，将塑性势函数与屈服函数紧密结合起来。 德拉克公设只适用于稳定材料(伊留辛公设既适用于稳定材料也适用于不稳定材料)。 稳定材料和非稳定材料的应力应变曲线如图2.1所示(a )稳定材料(b )非稳定材料图2.1稳定和不稳定的材料在图2.1(a )中，此时附加应力作用于附加应变是非负的。 这种材料被杜拉克称为稳定材料。 显然，应变硬化和理想的塑性材料是稳定的材料，另外，如图2.1(b )所示的实验曲线，应力超过点后，施加应力，施加应变，因此，施加应力对附加应变起负作用，即。 这种材料被称为不稳定的材料，硬化软化材料是不稳定的材料。杜拉克必须说明稳定材料的定义是充分的条件，不是必要的条件。 因此，除了上述形式不稳定的材料以外，还存在其他形式的不稳定的材料。德拉克公设可以说，对于某种状态下的稳定材料质点(试验片)，通过外部作用在其原应力状态下，逐渐施加一组附加应力进行去除，在附加应力的施加和去除循环中，外部作用的功能是非负的。材料的单元体经历任意应力的历史后，如果应力平衡(图)，则应力进入载荷面后，慢慢对单元体施加追加应力到达，进入载荷面后，继续载荷面，在此阶段产生塑性应变，最后应力再次释放。 在整个应力循环中，如果附加应力的塑性工作为零或更大，也就是说，如果附加应力的塑性工作不是负的，则该材料是稳定的。 这是德拉克的公设。 应力循环中外负荷作用的工作(2.1 )图2.2应力循环符号表示积分路径从头返回，而不管材料是否稳定。 上述总工作不是负值。 否则，我们可以通过应力循环从材料中吸收能量。 这是不可能的，要判断材料的稳定性，根据杜拉克公设，施加应力的塑性功不能小于零。(2.2 )由于弹性应变在应力循环中是可逆的(2.3 )因此用(2.2)式得到(2.4 )但是，在应力循环整体中，仅在应力到达时产生塑性变形，在循环剩馀部分不产生塑性变形，上述积分如下(2.5 )其中在一维中，()的含义可以用图形表示，但在这种情况下(2.6 )这是图2.3(a )所示的影响面积，在稳定的材料中，对于该面积必须在零以下的强化材料，只有纯弹性变形时的功能为零。 但是，对于图2.3(b )所示的不稳定的材料，(2.6 )不一定成立。 因为附近的话影子的面积一定会负的。应该指出附加应力的塑性工作不是物理上存在的工作。 以非稳定阶段式(2.5)工作可能是负面的，表明可以释放工作，我们通过重复周期不断得到工作，这当然是不可能的。 因此，施加应力的塑性功是虚拟功，利用该功的符号判断材料是否稳定。(a) (b )图2.3一维情况下应力循环的追加应力塑性功由公式可以推导出两个重要不等式。 当时，无限少，可以忽略，所以可以：(2.7 )当时(2.8 )由此对屈服面的形状和塑性应变增量特性可以得出两个重要结论：屈服面的外凸和塑性应变增量方向与加载曲面正交，这是传统塑性增量理论的基础.图2.4屈服面外凸性2.2屈服面外凸性在应力空间中，应力状态可以用向量表示，应变状态可以用向量表示。 假设应力空间与塑性应变空间的坐标匹配，并且原点位于屈服面上的点处。 参考图2.4，可以向量表示、通过表示和通过表示，(2.7)方程式可以是(2.9 )该公式限制屈服面的形状，应力增加向量与塑性应变向量所成的角度在以下，该条件应适用于任意应力状态。 通过制作屈服面的切断平面，可能的都是在该切断平面的一边，只能满足该平面的条件，因此稳定材料的屈服面必须是凸的，如果屈服面凹陷，则能够在屈服面内立即发现应力状态图2.5(b )，与矢量的角度不满足式(2.9)的条件(a) (b )图2.5(a )不满足稳定材料屈服面(b )不满足稳定材料的屈服面2.3塑性应变增量向量与屈服面法线平行如果载荷面上具有点a，通过点a的法线向量与通过点a的切线平面MN垂直，则如图2.7所示，如果不与重叠，则始终与式(2.9)矛盾，因此必定重叠。 由向量分析可知，在数量场中，各点的梯度与通过该点的等值面垂直，指向函数增大的方向，因此将载荷曲面的外法线方向用载荷函数的梯度向量(其成分为)表示。 上述塑性应变增加量的正交性可以用下式表示(2.10 )式中有未确定的标量系数，上式表示塑性应变成分间的比率可以由载荷面上的位置决定。因此，式(2.8)与(2.11 )这意味着只有当应力增量指向载荷平面之外时，才会发生塑性变形。2.4结语在学习高等土力学这门课程并查阅相关资料的基础上，本文总结了部分相关知识点。 首先介绍了屈服函数的含义，然后比较说明了固化规律和固化规律的含义，阐述了常用的固化规律和固化规律。 其次，介绍了流动规律的概念及其两种形式的内涵(相关流动规律和非相关流动规律)。 基于杜拉克公设解释了稳定材料屈服面必须凸起，最后阐述了成层土一维粘结的两种简单计算方法，指出了方法的使用范围。 通过写这篇论文，我更深入地了解了以上知识点和相关概念，更深入地认识了高等土力学这门课程的相关知识点。三土的试验结构关系模型-Duncan-Chang模型3.1概要土力学问题分为变形问题和稳定问题两大类。变形计算必须采用土的结构关系，即土的应力应变关系式，也称为结构规律(constituallaw )、结构方程式(constitituality )。土的应力应变关系非常复杂，除受时间影响外，还受温度、湿度等影响。 其中时间是主要影响因素，时间相关土的结构模型主要是反映土流变性的理论。 大多数情况下，不考虑时间对土的应力应变和强度(主要是剪切强度)的影响。土的结构模型基本上分为弹性模型、弹塑性模型、粘弹塑性模型、内时塑性模型等几类。 这些模型有理论推导模型，主要有根据实验成果拟合推导模型的模型。本章主要介绍与时间无关的实验结构模型邓肯张双曲线模型。3.2邓肯张双曲模型迄今为止，国内外学者提出的土体结构模型数不胜数，但实际上在工程中广泛应用的模型很少，邓肯张模型就是其中之一。 该模型是一种基于增加广义挂钩定律的非线性弹性模型，具有反映应力应变关系的非线性，模型参数仅8个，物理意义明确，易于掌握，在静三轴试验中均可确定，在数值计算中易于运用，得到广泛应用。3.2.1邓肯张双曲模型的本质参见图3-1(a )，邓肯张双曲模型的本质是假定土的应力应变之间的关系具有双曲性质。(a )双曲线(b )关系图3-1三轴试验应力应变的典型关系1963年，角点(Kondner )根据大量土三轴试验的应力-应变关系曲线，提出了一种能够用双轴曲线拟合普通土的三轴试验曲线(3.1 )其中，是试验常数。 在常规三轴压缩试验中，轴应变。 邓肯等人基于这种双曲线应力应变关系，提出了目前广泛应用的增量弹性模型，一般称为邓肯张(Duncan-Chang )模型。3.2.2切线变形率邓肯张力计算公式在通常的三轴压缩试验中，也可以写式(1)(3.2 )通过以下关系调整通常的三轴压缩试验的结果，两者近似为线性关系，如图3-1(b )那样。 其中是直线的截距，即直线的斜率。在现有三轴压缩试验中，切线弹性模量为(3.3 )在考试的起点(3.4 )这表示本实验中的开始变形系数(初始切线系数)的倒数。 式(3.1 )，如果是(3.5 )或者(3.6 )由此可知，b表示与双曲线的渐近线对应的极限偏差应力的倒数。在土的试料中，应力应变曲线接近双曲线关系时，大多是基于一定的应变值(佛像决定土的强度，试验中不可能使其无限大)。 如果存在峰值点，请执行以下操作： 要定义破坏率：破坏率：(3.7 )Rf值通常在0.751.0之间(3.8 )如果将式(3.8 )、式(3.4 )代入式(3.3 )(3.9 )式(3.9)中表示为失真的函数是在使用时不方便且表示为应力的函数形式。 可由式(3.1 )得到(3.10 )若将式(3.10 )代入式(3.3 )(3.11 )若将式(3.8 )、式(3.4 )代入式(3.11 )(3.12 )根据摩尔库仑强度的标准(3.13 )和直线时，切片为lgK，斜率为n，请