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摘要
研究提出一种新的基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤模型应力更新算法。首先，从能否正确模拟塑性软化过程、是否考虑损伤引起弹模劣化以及数值实现难易程度，系统分析不同峰后软化段数值算法的不足。接着，将岩石变形破坏全过程分为峰前塑性强化、峰后塑性软化和残余阶段塑性流动三个部分，研究提出各部分的应力更新算法。其中，对于峰前塑性强化阶段，从主应力空间推导了隐式返回映射求解算法，包括弹性预测、塑性修正和损伤修正三个步骤；对于峰后段，将塑性软化过程简化为一系列脆塑性跌落-塑性流动过程，采用改进塑性位势跌落方法描述脆塑性跌落过程，采用隐式积分算法描述理想塑性流动，同时考虑损伤修正，克服了应变软化的求解难题；对于残余阶段塑性流动，则可简化为弹性预测和塑性修正。基于FORTRAN语言编译用户子程序UMAT，对有限元软件ABAQUS进行二次开发，实现弹塑性损伤模型数值求解。三轴压缩循环加卸载试验结果和应变软化圆形隧洞开挖力学响应解析解均与模拟结果吻合良好，验证了本文数值算法的正确性。最后，应用于某大型地下洞室群围岩稳定性分析，为地下洞室群设计和施工提供指导。
- 出版日期2023
- 单位河海大学
