[发明专利]一种土体本构模拟计算方法和系统

权利要求书

1.一种土体本构模拟计算方法，其特征在于，包括：

通过对黏性土体进行循环单剪切试验，建立所述土体的本构模型；

获取土体每级剪应变和对应的动剪切模量对所述土动力本构模型进行拟合得到等效线性粘弹性本构模型；

基于土体的弹性边界以及土体与变压器机构接触的实验数据对所述等效线性粘弹性本构模型进行迭代求解得到最优状态变量；

基于最优状态变量确定所述土体的最大动剪切模量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过对黏性土体进行循环单剪切试验，建立所述土体的本构模型，包括：

通过对黏性土体进行循环单剪切试验，得到所述土体的动剪切模量—剪应变关系曲线和阻尼比—剪应变曲线；

对所述剪切模量—剪应变关系曲线进行拟合，得到动剪切模量的计算式，并对所述阻尼比—剪应变曲线进行拟合，得到阻尼比的计算式；

以所述动剪切模量和阻尼比的计算式作为土体的本构模型。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述动剪切模量的计算式如下：

式中，α为模量曲线衰减参数；γ_a为剪应变幅值；γ_ref为参考剪应变幅值；G_max为最大动剪切模量；G为当动应变幅值等于γ_a时的动剪切模量。

所述阻尼比的计算式如下：

式中D为阻尼比，D_masing表示Masing滞回准则预计阻尼比，D_min表示小应变阻尼比，b为阻尼比曲线参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于；所述Masing滞回准则预计阻尼比D_masing的计算式如下：

D_masing＝c₁D_{masing,α＝1.0}+c₂D_{masing,α＝1.0}²+c₃D_{masing,α＝1.0}³

式中，c₁为一次系数，c₂为二次系数，c₃为三次系数，D_{masing,α＝1.0}是α为1.0时的Masing滞回准则预计阻尼比；

D_{masing,α＝1.0}的计算式如下：

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取土体每级剪应变和对应的动剪切模量对所述土动力本构模型进行拟合得到等效线性粘弹性本构模型，包括：

获取土体每级剪应变和对应的动剪切模量对所述土动力本构模型，在工程模拟软件环境中进行拟合，得到等效线性黏弹性模型。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述等效线性黏弹性模型的计算式如下：

式中，G_max为最大剪切模量，K为系数，n为材料参数，P_a为标准大气压，σ₃′为土体单元围压。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于土体的弹性边界以及土体与变压器机构接触的实验数据对所述等效线性粘弹性本构模型进行迭代求解得到最优状态变量，包括：

设置土体的弹性边界以及土体与变压器结构的接触；

对状态变量进行初始化，并根据所述状态变量、土体与变压器机构接触的实验数据和等效线性粘弹性本构模型计算土体地震反应的最大剪应变，所述状态变量包括：地震前土体单元的围压、与土体剪应变相关的剪切模量比、阻尼比和土体最大剪应变；

对所述最大剪应变的值进行迭代计算，直到收敛，得到最优状态变量。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于最优状态变量确定所述土体的最大动剪切模量，包括：

根据所述最优状态变量和等效线性粘弹性本构模型计算得到所述土体的最大动剪切模量。