[发明专利]一种岩土材料精确本构模型的数值建模与应用方法

权利要求书

1.一种岩土材料精确本构模型的数值建模的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1采用所述岩土材料的弹性模型，基于有限元程序对待模拟岩土工程结构进行应力分析，获取所述岩土材料材料单元的初步应力路径；

S2构建所述岩土材料的待优化本构模型，并基于有限元程序对所述岩土工程结构进行应力分析，获取所述材料单元的待比较应力路径；

构建所述岩土材料的待优化本构模型包括如下步骤：

A对于岩土试样，在给定应力路径下，针对各个类型的应力路径进行一系列三轴试验，获取不同应力路径下岩土试样在p-q应力平面的塑性体应变值与塑性剪应变值，所述给定应力路径为所述初步应力路径；

B对所述塑性体应变值与塑性剪应变值，采用样条函数沿p,q方向分别进行插值拟合插值拟合，获取描述塑性体应变和剪应变场的多项式表达式f₁(p，q)和f₂(p，q)；

C对所述f₁(p，q)和f₂(p，q)分别进行对p，q的偏微分，获取4个偏导数；

D基于所述4个偏导数，建立确定岩土材料在所述给定应力路径下的本构模型方程表达式：

所述岩土材料本构方程可定量描述岩土材料塑性变形的基本特征：压力敏感性、剪胀性和应力路径的相关性；

S3判断所述初步应力路径与所述待比较应力路径的类型是否一致：

S31若判断所述初步应力路径与所述待比较应力路径二者类型全部一致，则将本轮构建的所述待优化本构模型作为所述岩土材料精确本构模型；

S32若判断所述初步应力路径与所述待比较应力路径类型不一致：

S321基于所述待比较应力路径构建所述岩土材料的待优化本构模型，并基于有限元法对所述待优化本构模型进行应力分析，以获得所述材料单元本轮的待比较应力路径；

S322判断上一轮所述待比较应力路径类型与本轮所述待比较应力路径的类型是否一致；

S3221若判断上一轮所述待比较应力路径类型与本轮所述待比较应力路径类型一致，则将本轮构建的所述待优化本构模型作为所述岩土材料精确本构模型；

S3222若判断上一轮所述待比较应力路径类型与本轮所述待比较应力路径类型不一致，则返回步骤S321，直至判断上一轮所述待比较应力路径类型与本轮待比较应力路径的类型一致。

2.根据权利要求1所述的一种岩土材料精确本构模型的数值建模的应用方法，其特征在于，所述步骤A中，所述给定应力路径为岩土工程结构塑性变形过程中发生的应力路径。

3.根据权利要求1所述的一种岩土材料精确本构模型的数值建模的应用方法，其特征在于，所述步骤B中,所述样条函数为B样条曲线。