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关于弹塑性DP模型参数设置的一点体会

时间:2010-01-29 05:20:22 来源:
该是等效应力吧)达到屈服极限以后,应力不再增大,但是应变会一直增长。
    ANSYS中设定DP模型需要输入3个参数,粘聚力c,内摩擦角fai,膨胀角faif,其中的膨胀角faif 是用来控制体积膨胀的大小的。在岩土工程中,一般密实的砂土和超强固结土在发生剪切的时候会出现体积膨胀,因为颗粒重新排列了;而一般的砂土或者正常固结的土体,只会发生剪缩。所以在使用DP模型的时候,对于一般的土,膨胀角faif 设置为0度是比较符合实际的。
       对于另外的两个参数粘聚力c,内摩擦角fai,DP模型中指定了如下的关系
        (为简化,内摩擦角fai记为x,即sin(fai)=sinx)
屈服方程:西格玛(应力符号)=6ccosx/[3^0.5*(3-sinx)] ,其中的3^0.5表示3的平方根运算,*号为乘号

假定cosx不等于零,将屈服方程的分子分母同时除以cosx,得到下面的式子
                西格玛(应力符号)=12^0.5c/(3/cosx- tanx)
假定西格玛达到最大值,对其进行求导运算,由于西格玛数值曲线的斜率为零,可以得知,在x取为19.47度的时候,可以有最大的屈服极限(屈服应力)。
根据屈服方程再进一步计算有下面的关系(假定c=20kpa,内摩擦角fai(x)不断变化,膨胀角faif)
角度 / 屈服应力
  0 /23.094
10 / 24.14
19.47 / 24.495 最大值
20 /24.494
30 /24
40 /22.515
50 /19.935
60 /16.233
70 / 11.501
80 /5.970
90 / 0
      由上面的数值可以看出,在粘聚力一定的情况下,在0度~30度的范围以内,屈服应力其实变化不大。在这种情况下,粘聚力的影响相对来说要大很多。

      所以对于采用DP模型来进行弹塑性计算的朋友来说,当内摩擦角在这一定的范围以内时,如果屈服极限很小,要调整参数来增大屈服极限(或者是延迟塑性出现),调整内摩擦角作用不大,即使从10度调整到30度,其变化很小,所以基本没什么作用。但是如果调整粘聚力c值的话,效果就很可观了。
      由于本人进行弹塑性计算的时候,经常发现塑性出现过早,塑性区过大,或者是屈服极限比较低(都容易出现变形过大,计算不收敛的问题),所以发此贴。但这只是计算的一点技巧而已,真正的计算中还是要采用实际的参数,符合实际才行。
      再总结一下,由于在一般比较常见的土体中,不考虑膨胀角faif ,内摩擦角符合上述的变化值不大的范围(即所起作用不大),所以采用DP模型进行计算的时候,粘聚力c是最重要的一个输入参数了,直接影响模型。可以说,DP模型接近于一个参数所决定的模型。(备注:本人仅仅是从模型的屈服公式中得到上述的结论,究竟模型的实际情况如何,虽说做了一点计算,但是不敢莽下结论;至于真实的岩土材料特性能否用DP模型来表达,就更不好说了)