ABAQUS中HOEK-BROWN弹塑性模型的二次开发及应用-专业硕士学位论文答辩PPT.pptx

专业硕士学位论文之ABAQUS中HOEK-BROWN弹塑性模型的二次开发及应用姓名：学号：导师：专业：建筑与土木工程学院：主要内容1 本文内容及创新点2 Hoek-Brown准则圆化处理及数值实现3 数值算例4 Hoek-Brown准则参数获取与敏感性分析5 Hoek-Brown准则强度折减技术及应用1 本文内容及创新点2 H-B准则圆化处理及数值实现数值算例4 H参数选取及敏感性分析5 H-B强度折减技术及应用 本文主要研究内容1、推导圆滑H-B屈服函数表达式4、阐述H-B参数获取方法并采用非参数统计方法研究参数对变形敏感性3、论述用M-C准则等效H-B准则的原理和优劣2、引入拉伸截断并实现程序开发及后续数值计算5、提出非线性H-B准则强度折减技术，建立内嵌强度折减系数的H-B模型6、尝试将H-B准则折减技术应用于地下工程稳定分析1 本文内容及创新点2 H-B准则圆化处理及数值实现数值算例4 H参数选取及敏感性分析5 H-B强度折减技术及应用 推导圆化屈服函数及其数值实现 提出非线性 H-B准则的强 度折减技术用非参数统计 方法研究H-B 参数敏感度1 本文内容及创新点2 H-B准则圆化处理及数值实现数值算例4 4 H参数选取及敏感性分析5 H-B强度折减技术及应用1研究现状及本文内容1 H-B准则用于数值计算的复杂性2 准确、合理获取H-B参数3 岩体抗拉强度的准确反映1 介绍H-B经验准则的各种形式及参数获取定性、定量方法2 提出新的圆化方法，并借助ABAQUS平台，实现数值计算3 在复杂应力状态下引入拉伸截断 1 H-B准则因自身优点得到广泛应用，但少用于有限元计算2 用线性M-C准则等效非线性H-B准则存在较大误差，因此，最理想的情况仍是直接将H-B准则应用于数值分析背景b.材料参数获取方法较为简便c.能反映岩体非线性破坏特征及低应力区a.能综合反映岩石强度、结构面、应力条件影响目标难点2 H-B准则圆化处理及数值实现 原始形式 用不同形式抛物线拟合破坏实测数据 引入经验参数表征岩体特性建立在RMR评价系统 基础上的H-B准则2.2H-B经验公式不同形式 建立在GSI评价系统 基础上的H-B准则岩体：其中 m, s为与岩体特性有关的材料常数 对岩石有s=1，m=mi 对岩体有s1，mmi 这两者也可根据试验数据 通过回归分析得到 1980年，岩石：其中为岩石单轴抗压强度 mi为材料常数 两者可根据实验数据回归分析得到2 H-B准则圆化处理及数值实现 原始形式 常用评分体系预测H-B经验参数 零抗拉强度公式H-B经验公式不同形式建立在RMR评价系统 基础上的H-B准则 建立在GSI评价系统 基础上的H-B准则2 H-B准则圆化处理及数值实现 原始形式 对于软弱岩体利用RMR体系确定参数并不适宜 GSI受制于岩性、结构和不连续面H-B经验公式不同形式建立在RMR评价系统 基础上的H-B准则 建立在GSI评价系统 基础上的H-B准则扰动岩体2 H-B准则圆化处理及数值实现2.3 H-B准则圆化方法为数值计算方便，以应力不变量表示H-B屈服条件2 H-B准则圆化处理及数值实现yH-B准则圆化方法于是，对于θt所对应的过渡点Tc(见左图)的坐标(xc, yc)以及过点Tc的切线斜率Kc分别可由下式表示：x过点Tc作上述切线的垂线，与 交于点Oc，则垂线斜率可表示为： 图2-4 Hoek-Brown屈服准则圆化方法2 H-B准则圆化处理及数值实现从而可以得到直线TcOc方程。又直线方程已知为 ，则两者交点Oc坐标为：yH-B准则圆化方法在任一偏平面内，原点 至圆弧圆心Oc的距离为：x圆弧半径可由下式计算：从而当时，有：图2-4 Hoek-Brown屈服准则圆化方法2 H-B准则圆化处理及数值实现由可得三个压缩顶点处圆弧屈服面方程为：yH-B准则圆化方法x显然， 的大小控制圆化的程度，为了尽可能的接近原H-B屈服面，本文中均取 为 。图2-4 Hoek-Brown屈服准则圆化方法2 H-B准则圆化处理及数值实现更新后应力表达式：在数值计算中，随着荷载的增加，模型中某些高斯点的应力可能超过屈服应力，同时产生塑性应变，但由于屈服准则的存在，应力点不能超过屈服应力，在发生屈服时，应力点只能在屈服面上移动。因此必须把这些超过屈服应力的点调整回屈服面上，采用的方法即为本构积分算法或称应力更新算法。2.4 本构积分算法一致性刚度矩阵塑性效应是通过减小弹性矩阵中的数值降低材料的抗力2 H-B准则圆化处理及数值实现2.5 拉应力区域的回映式中2 H-B准则圆化处理及数值实现增量步开始调用UMAT子程序塑性流动法则计算弹性刚度矩阵对屈服函数和塑性势函数求导应力更新算法计算弹性预测应力计算屈服函数判断是