土动力学(第6章)VIP免费

24/12/25水利与建筑工程学院1土动力学骆亚生二零零八年四月Soildynamics24/12/25水利与建筑工程学院2第六章土的动应力－动应变关系24/12/25水利与建筑工程学院3土的动应力－动应变关系，是表征土动态力学特性的基本关系，也是分析土体动力失稳过程一系列特性的重要基础。在有限元法解决土体内的应力及强度－变形稳定问题时，也是必不可少的基本关系。24/12/25水利与建筑工程学院4第一节应力应变关系力学模型的简析三个基本力学元件：弹性元件，粘性元件和塑性元件。对于弹性元件，动应力应变关系曲线为过坐标原点的一条斜直线，直线的斜率取决于弹性元件的弹性模量E，应力应变关系曲线内的面积等于零。对于塑性元件，动应力应变曲线为一个矩形，应力应变曲线内的面积等于矩形的面积。24/12/25水利与建筑工程学院5第一节应力应变关系力学模型的简析对于粘性元件，动应力应变关系为一椭圆形，应力应变曲线内的面积等于椭圆的面积，这一椭圆的面积正好等于粘性体在一个动应力周期内单位体积的应变能。基本元件组合模式的应力应变关系：弹塑性模式、粘弹性模式、粘塑性模式和双线性模式。观察其元件组合及应力应变形态。24/12/25水利与建筑工程学院6第一节应力应变关系力学模型的简析24/12/25水利与建筑工程学院7第一节应力应变关系力学模型的简析24/12/25水利与建筑工程学院8第二节土的动应力应变关系的特点土在动荷作用下的变形常常包括弹性变形和塑性变形两部分。动荷较小时，主要表现为弹性变形，动荷增大时，塑性变形逐渐产生和发展。当土在小应变幅情况下工作时，土将显示出近似弹性体的特征；当动应变幅增大时，动荷将引起土结构的改变，并从而引起土的残余变形和强度的损失，土的动力特性将明显不同于小应变幅情况。此时，除了需要研究土的动强度和变形规律外，还需研究土的振动液化情况。对于动荷作用下土的性能问题，必须区分小应变幅动荷载作用和大应变幅动荷载作用两种不同情况。在小应变幅情况下的问题，主要是研究剪切模量和阻尼比的变化规律。但在大应变幅情况下，除了研究剪切模量和阻尼比的变化之外，土的强度和变形问题就显得格外重要，尤其是振动液化情况。而以上问题的解决都需要了解土的动应力应变关系。24/12/25水利与建筑工程学院9第二节土的动应力应变关系的特点土在周期荷载作用下的应力应变关系有两个特点，一个是非线性，另一个是滞后性。如果在岩土中初始剪应力为零的平面上施加周期往复剪应力，则在一个周期内的应力应变关系曲线将是一个滞回圈。如将不同周期动应力作用的最大周期剪应力±τm和最大周期剪应变±γm绘出，即得到各应力应变滞回圈顶点的轨迹，叫做土的应力应变骨干曲线。骨干曲线反映了动应变的非线性，滞回曲线反映了应变对应力的滞后性。或者说骨干曲线表示了最大剪应力与最大剪应变之间的关系。滞回曲线表示了某一个应力循环内各时刻剪应力与剪应变之间的关系，它们在一起反映了应力应变关系的全过程。24/12/25水利与建筑工程学院10第二节土的动应力应变关系的特点24/12/25水利与建筑工程学院11第二节土的动应力应变关系的特点如将实验测定的土动应力－动应变曲线与它的各种力学模型对比，则可发现，双线性模式、粘弹性模式和理想弹塑性模式均能与土的应力－应变曲线接近，而以粘弹性模型更好。这些模型从不同的角度用不同的方法描述了土的动应力－动应变特性，即非线性和滞后性或骨干曲线与滞回曲线，提出了定量表示动应力－动应变关系的方法。一般来讲，骨干曲线比较容易解决。比较困难的是滞回曲线，即描述卸载与加载时应力应变形状规律的曲线，尤其是对任意反复荷载作用的情况。注意：曼辛二倍法。24/12/25水利与建筑工程学院12第二节土的动应力应变关系的特点24/12/25水利与建筑工程学院13第三节双线性模型双线性模型是将应力应变滞回圈用一个平行四边形来代替。这个平行四边形由两组斜率为E1和E2的直线组成。E1的大小由过原点对OA曲线所作的切线确定，E2的大小由A点和G点（滞回圈DA与纵轴的交点）的连线确定。过A、C两点分别作上述两条线的平行线，即得双线性模型的平行四边形AFCE，用它来表示一个周期内动应力动应变的...