[发明专利]一种砂土棘轮行为的预测方法

权利要求书

1.一种砂土棘轮行为的预测方法，其特征在于：通过边界面塑性模型预测砂土的棘轮行为；

所述边界面塑性模型基于偏应力比空间中的广义各向同性硬化准则建立。

2.根据权利要求1所述一种砂土棘轮行为的预测方法，其特征在于：所述边界面塑性模型是指在应力空间中以边界面代表材料的应力历史或极限物态，所有应力状态点均只能在边界面内或边界面上，当前应力点与其在边界面上的共轭像点的距离即表示材料当前状态与应力历史或极限物态的差距，边界面会随应力、应变的变化而发生位置与大小的改变，从而在应力空间中形成塑性硬化模量场，塑性变形通过应力点与其在边界面上的共轭像点的距离进行计算。

3.根据权利要求1所述一种砂土棘轮行为的预测方法，其特征在于：所述广义各向同性硬化准则是指将连续的循环加载分割成一系列独立的加载事件，以应力反向点作为每个加载事件的起点，通过应力反向点处离散的边界面运动硬化对逐个加载事件予以串联；而在每个加载事件中，以应力反向点作为边界面的硬化中心，通过各向同性硬化对土体的状态变化进行描述。

4.根据权利要求2所述一种砂土棘轮行为的预测方法，其特征在于：所述边界面的解析方程采用如下形式：

式中：为边界面上像点的偏应力比张量；α表示偏应力比空间中边界面的几何中心；m是控制边界面尺寸的内变量；运算符号“：”代表张量的双点积。

5.根据权利要求2所述一种砂土棘轮行为的预测方法，其特征在于：所述共轭像点通过以应力反向点为映射中心的径向映射得到，即应力反向点既是映射中心，也是硬化中心，以符号β标记；对于初始加载，硬化中心位于偏应力比空间的原点，此时选取原点作为映射中心；对于非初始加载，模型以最后一次发生应力反向的状态点作为映射中心和硬化中心，像应力点即为从β出发、经过应力点r的射线和边界面的交点，代表边界面外法线方向的单位矢量n可表示为：

所述广义各向同性硬化准则通过应力反向点将循环加载分割为独立的加载事件，每个加载事件中边界面进行各向同性硬化，应力反向点处离散的边界面运动硬化对逐个加载事件予以串联；从第i个加载事件过渡到第i+1个加载事件，应力反向点成为新的硬化中心，边界面沿着应力反向前的应力点与像点连线进行移动，则此运动硬化的数学表达为：

式中：α⁽ⁱ⁾为第i个加载事件结束时边界面的几何中心；α⁽ⁱ⁺¹⁾为第i+1个加载事件开始时边界面的几何中心；在第i+1个加载事件当中，荷载由第k个增量步递推至第k+1个增量步时，边界面围绕硬化中心进行等向扩大或收缩，则单一事件中边界面几何中心的表达式为：

式中：和分别表示第k与k+1个增量步中边界面的几何中心；和代表第k与k+1个增量步中边界面的大小；β⁽ⁱ⁺¹⁾为第i+1个加载事件中硬化中心的位置。