[发明专利]周期性荷载作用下淤泥动态本构模型的建立方法

权利要求书

1.一种周期性荷载作用下淤泥动态本构模型的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，配制淤泥土样：采用现场淤泥与水混合后分别配制若干淤泥含水率W为70％-100％的淤泥土样；

步骤2，利用正弦振荡剪切流变仪对配制的不同含水率的淤泥土样分别进行动态剪切实验，通过改变荷载周期T和荷载角振幅A的大小进行多组实验，分别对每组含水率土样进行若干组荷载组合实验得到不同含水率的土样在不同荷载强度组合下的应力、应变及应变率实验数据，并绘制土样应力-应变和应力-应变率关系曲线；

步骤3，根据土样应力-应变和应力-应变率关系曲线构建淤泥粘弹塑性本构模型，所述淤泥粘弹塑性本构模型，其形式为：

其中：τ为粘土试样受到的剪切应力，ε为剪切应变，γ为剪切应变率；G₀、μ₀、α、β为4个模型参数，其中模型参数G₀、μ₀分别为初始剪切模量和初始粘性系数；

步骤4，拟合模型参数，构建每个模型参数与淤泥含水率W、荷载周期T以及荷载角振幅A的具体函数关系，所述淤泥含水率、荷载周期和荷载振幅与4个模型参数的函数关系分别为：

模型参数G₀：G₀＝C_GW·(C_G1·ε_max+C_G2)

其中C_GW＝42.55/(W-60.34)-0.70

C_G1＝0.84·sin(ε_max^^0.28+0.34)-0.84

C_G2＝0.88*sin(ε_max^^0.70+2.97)+0.94

模型参数μ₀：μ₀＝C_μW·(C_μ1·ε_max+C_μ2)

其中C_μW＝64.01/(W-54.16)-1.06

C_μ1＝55.26/(T+2.24)-31.13

C_μ2＝77.42·T^0.50-30.46

模型参数α：α＝C_α1·W+C_α2

其中C_α1＝7.85·10^^-5·exp(-0.15/ε_max^^1.27)-7.72·10^^-4

C_α2＝0.11/(ε_max·7.743+0.09)-4.19·10^^-4

模型参数β：

其中C_βW＝-3.69·10^⁷·W^^-4.01+1.87

C_β1＝0.0033·T^^2.75+0.24

C_β2＝-4.12·lg(T+3.16)+1.63

C_β3＝-3.20/(T+3.26)+0.68

上述函数关系中，ε_max为最大角应变。

2.根据权利要求1所述的周期性荷载作用下淤泥动态本构模型的构建方法，其特征在于：所述步骤1中，具体配置淤泥含水率W为70％、75％、80％、85％、90％、100％的淤泥土样。

3.根据权利要求1所述的周期性荷载作用下淤泥动态本构模型的构建方法，其特征在于：所述步骤2中，荷载周期T分别为1.0s、2.0s、3.0s、4.0s、5.0s、7.0s、9.0s，荷载角振幅A分别为2°、4°、6°、9°、12°、16°、20°，24°，分别对每组含水率土样进56组荷载组合实验得到不同含水率的土样在不同荷载强度组合下的应力、应变及应变率实验数据，并绘制土样应力-应变和应力-应变率关系曲线。