考虑破坏单元识别的岩石弹塑性本构模型子程序开发

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岩石是由不同矿物组成或由不同粒度的组分胶结而成,受其内部结构与构造及外部荷载的影响,其力学行为非常复杂。大型通用有限元软件ABAQUS其强大的非线性计算能力和丰富的材料库广泛应用于岩石工程领域,但是其软件自带的岩石本构模型都不能反应岩石的非线性力学特性以及峰后应力特点等,不能完全用于模拟岩石的真实应力状态。路德春教授提出的广义非线性强度理论能够很好的反应岩石的中主应力效应和静水压力效应,在主应力空间的强度面为连续光滑的曲面,具有连续偏导数,而且以该准则为屈服函数建立的弹塑性本构模型的收敛性较好,可以很好的弥补软件在岩石材料本构模型的不足。  本文以ABAQUS的提供的用户子程序接口VUMAT,基于路德春教授建立的混凝土三维弹塑性本构模型,采用半隐式应力更新算法,推导了弹塑性本构模型的张量表达式,并使用Fortran语言编制了VUMAT子程序。通过单轴压缩、单轴拉伸以及常规三轴三种加载条件,采用不同类型的岩石参数,对单个单元以及多单元模型采用VUMAT子程序进行计算,计算结果与实验数据能够很好吻合。并在开发的VUMAT子程序基础上,加入了压缩剪切和拉伸剪切破坏判断识别,通过紧凑板的拉伸破坏和大理岩的拉伸剪切两种破坏模式进行了验证,计算的破坏结果与试验结果一致,能够很好反应岩石材料的三维非线性变形与强度特性和应变软化特性等。
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