易破碎粒状材料本构研究

摘要

粒状材料被广泛地应用到土木工程的各个领域。大部分粒状材料在外力作用下较容易产生颗粒破碎，颗粒破碎对材料的力学性能有很大的影响。为了更好地描述易破碎粒状材料的力学特性，基于弹塑性力学和临界状态土力学开发了一种能够考虑颗粒破碎效应的本构模型。此本构模型能够考虑在剪应力和压应力作用下引起的颗粒破碎对粒状材料力学性能的影响。为了考虑颗粒破碎的影响，基于对Cambria砂的高压试验，得出了临界状态线位置与消耗塑性功之间的关系，并称之为“破碎方程”。此本构模型拥有双屈服面，分别考虑剪切和等向压缩产生的塑性变形。通过试验结果与数值计算结果的对比得出，新的本构模型能较好地描述易破碎粒状材料的力学特性。