基于三剪统一强度理论的多晶冰软化本构模型研究及应用

P343.6; 随着全球气候变暖情况不断加剧,极地冰川正在加速退缩,冰川发生大规模崩塌、滑塌的频率逐渐增加.冰川冰的主要存在形式为多晶冰,开展多晶冰本构模型研究对于分析冰川稳定性具有重要的意义.本文基于三剪统一强度理论提出了能够反映中主应力影响的屈服函数和塑性势函数,考虑黏聚力随加载过程的变化规律,构建了基于等效塑性应变的硬化函数.采用非相关联流动法则建立能够反映多晶冰力学软化特性的弹塑性本构模型,利用多晶冰常规三轴剪切试验结果对提出的本构模型进行验证,结果表明,提出的弹塑性本构模型能够很好地描述多晶冰的偏差应力-轴向应变及体应变-轴向应变行为.随后,预测了不同中主应力系数条件下的多晶冰真三轴...

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Published in工程科学与技术 Vol. 56; no. 3; pp. 90 - 98
Main Authors 张革, 刘星炎, 刘恩龙
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 三峡大学 土木与建筑学院,湖北 宜昌 443002%石河子大学 水利建筑工程学院,新疆 石河子 832000%四川大学 水利水电学院,四川 成都 610041 01.05.2024
三峡大学 三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北 宜昌 443002
Subjects
冰川稳定性
本构模型
数值模拟
polycrystalline ice
constitutive model
glacial stability
numerical simulation
多晶冰
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ISSN2096-3246
DOI10.12454/j.jsuese.202300388

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Summary:P343.6; 随着全球气候变暖情况不断加剧,极地冰川正在加速退缩,冰川发生大规模崩塌、滑塌的频率逐渐增加.冰川冰的主要存在形式为多晶冰,开展多晶冰本构模型研究对于分析冰川稳定性具有重要的意义.本文基于三剪统一强度理论提出了能够反映中主应力影响的屈服函数和塑性势函数,考虑黏聚力随加载过程的变化规律,构建了基于等效塑性应变的硬化函数.采用非相关联流动法则建立能够反映多晶冰力学软化特性的弹塑性本构模型,利用多晶冰常规三轴剪切试验结果对提出的本构模型进行验证,结果表明,提出的弹塑性本构模型能够很好地描述多晶冰的偏差应力-轴向应变及体应变-轴向应变行为.随后,预测了不同中主应力系数条件下的多晶冰真三轴偏差应力-轴向应变及体应变-轴向应变行为.预测结果表明:多晶冰偏差应力-轴向应变曲线均表现出明显的软化,随着中主应力影响系数的增加,残余强度和峰值强度不断增加;体应变随着轴向应变的均表现出先体缩后体胀趋势,并且随着中主应力影响系数的增加,最大体缩量和最大体胀量不断增加.推导出多晶冰弹塑性本构模型的有限差分格式,并写入到数值软件Flac3d中,利用单个单元对写入的本构模型的正确性进行了验证.研究结果旨在为冰川的稳定性评价提供理论及数值模拟基础.
ISSN:2096-3246
DOI:10.12454/j.jsuese.202300388