摘要：针对基于屈服面角点非共轴理论建立的弹塑性本构模型,提出了对应的半隐式应力积分算法。在考虑非共轴项的应力更新方程中,塑性流动方向采用显示表示。构建非共轴塑性流动的Gram-Schmidt正交化过程则是基于已知应力条件定义。根据张量之间的正交性,进一步简化模型的应力更新方程,再推导该方程的牛顿迭代格式。然后将该算法编写进ABAQUS的材料用户子程序Vumat,将该非共轴模型应用于有限元分析。在Explict分析模块中,分析了不同非共轴模型参数模拟单剪试验和活动门问题的效果,并与共轴模型结果进行了对比。结果显示该半隐式算法收敛性好,强健有效,适用于工程分析。

摘要：为研究与主应力旋转密切相关的土体变形非共轴性对隧道工程数值变形分析结果的影响,采用考虑土体变形非共轴性的本构模型对隧道开挖引起地表沉降的问题开展有限元分析。首先,在考虑双曲硬化法则的Drucker-Prager模型中引入角点型非共轴流动法则构建非共轴模型;然后,推导该模型的半隐式应力更新算法的理论迭代格式,并编写相应的用户材料子程序UMAT,从而将该模型在ABAQUS/Standard分析模块中进行数值实现;最后,建立平面应变条件的隧道开挖有限元模型,分析考虑非共轴性的主应力旋转对隧道开挖的影响规律。分析结果表明:1)隧道开挖会在隧道腰部发展出2条交叉的塑性带,分析模型中非共轴塑性模量越小,塑性带延伸越远;2)随非共轴模量的减小,开挖面周围土体主应力旋转的区域和程度变大;3)本构模型的非共轴效应越强,隧道开挖引起的最大地表沉降值越大,地表沉降曲线的沉降槽越深;4)隧道收敛变形中,顶部和侧面向隧道内收敛变形的程度会随模型非共轴塑性模量的减小而增大。

摘要：材料状态相关的临界状态砂土模型,能够合理描述不同密实度砂土在不同围压条件下的应力-应变关系以及剪胀特性。考虑到实际工程问题中的土体通常处于真三轴应力状态,基于该模型在多轴应力状态下的扩展形式,在包含第三应力不变量的模型框架中构造了模型隐式应力积分算法的迭代格式。然后,基于ABAQUS的材料用户子程序Vumat进行二次开发,将砂土本构模型在有限元分析中实现。通过Explicit分析模块,模拟了不同密实度条件下砂土的单元试验,同时分析了圆形及条形基础的地基承载力问题。结果显示该隐式算法收敛性较好,强健有效,适用于计算大规模的边值问题。