搜索ABAQUS 中岩土类介质本构模型之 Mohr-Coulomb
2017-03-29 by:CAE仿真在线 来源:互联网
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适用范围
Mohr一Coulomb塑性模型主要适用于在单调荷载下,以颗粒结构为特征的材料,如土壤,它与率变化无关。
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特点
在ABAQUS中,Mohr-Coulomb塑性模型有如下特点:
①在应力空间中存在弹性区与塑性区以及它们的分界面。
②材料是初始各向同性的。
③屈服行为取决于静水压力的大小,当静力压力越大,材料的强度越高。
④屈服行为受第二主应力a:大小的影响。
⑤材料在硬化或软化时是各向同性。
⑥非弹性变形一般伴随着体积变形发生,流动法制可以考虑剪胀行为。
⑦塑性势是光滑曲面,并且是非关联的。
⑧材料性质受温度影响。
⑨不考虑率材料行为。
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Mohr-Coulomb模型的公式与参数
Mohr-Coulomb模型的弹性阶段必须是线性、各向同性的,其屈服函数为:
其中
为
平面上屈服面形状的一个度量。
其中
是
C是材料的粘聚系数;
是极偏角,定义为:
;r为第三偏应力不变量
。
在Mohr一Coulomb模型中,实质上假定了由粘聚力系数来确定其硬化,粘 聚系数C可以是塑性应变,温度或场变量的函数,其硬化是各向同性的。
流动势G为应力空间子午线平面上的双曲函数,Winam(1 9 95年)建议为光滑的椭圆函数:
为材料的初始粘聚力,
,
为膨胀(dilation角;
实际上
偏心率e描述了介于拉力子午线
和压力子午线
之间的情况
其默认值由下式计算:
ABAQUS允许在三向受拉或受压状态下匹配经典的Mohr-Coulomb模型。允许e在以下的范围内变化:(0.5,1]
如果直接定义e,则ABAQUS仅仅在三向受压的情况下与经典的Mohr-Coulomb准则匹配。此时仍是非关联流动。
4. 在ABAQUS/CAE中输入Mohr-Coulomb模型的参数
在CAE中的操作步骤为:
Property/Material/Create/Mechanical/Plasticity/Mohr Coulomb Plasticity,然后在弹出的窗口中首先输入Plasticity参数,然后输入hardening 参数:
①Plasticity参数包括:
偏心率(Deriatoric eccentricity)和子午线偏心率(Meridioral eccentricity),摩擦 角,膨胀角。若摩擦角、膨胀角与温度有关,还需给出场变量数。
再在Data框中给出摩擦角与膨胀角平以及与温度相关的场变量系列。
②Hardening参数主要是粘聚力(Cohesion yield stress)
若粘聚力与温度相关,先要给出场变量数然后在Data框中输入粘聚力与热膨 胀塑性应变(abs plasticstrain),以及场变量。
5.使用Mohr-Coulomb模型时应注意的问题
①由于Mohr-Coulomb模型的塑性流动法则是非关联的,因此必须采用非对称 求解器。
②由于Mohr一Coulomb模型在使用前必须进行标定(Calibrated),其典型的标 定方法是从若干个不相同的三维试验中获得极限应力状态,并把它们定位于 子午线平面上来估算摩擦角中与粘聚力C。因此,必须慎重确定膨胀角使塑 性变形时的体积改变与标定过程一致,若塑性变形趋向于硬化,在标定时, 至少要有一组三维试验提供硬化参数。
③由于在AB AQUS中,Mohr一Coulomb模型采用的是光滑塑性流动势面, 它不同于经典的相关联的Mohr一Coulomb准则的流动势面(它是由若干个平面 形成的折面组成)。因此,ABAQUS中的Mohr一Coulomb模型中的塑性行为 与经典的Mohr一Coulomb模型有所不同。
· ABAQUS中的偏心率e的默认值,在三向受拉或受压时,并不与经典的Mohr 一Coulomb准则一致。
以上内容来自朱以文等人著作《ABAQUS与岩土工程分析》
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