颗粒材料的组构-应力关系与等效应力法

摘要

对已有各向异性本构模型的建模思想进行系统地回顾,指出组构方向性的刻画大都归结为组构-应力坐标变换问题。对于各向异性材料而言,沿不同方向的土骨架的有效承载面积不同,总应力需要以各组分实际承载面积为权重进行分配。通过引入变换张量,提出等效应力张量,使之可以综合地描述颗粒材料的各向异性水平、材料内部真实应力的大小以及组构-应力的方向关系。将颗粒材料的宏观各向异性视为细观尺度上各向异性应力作用在各向同性材料上的结果,以等效应力张量描述细观尺度上的各向异性应力,以已有本构模型来刻画等效各向同性材料的力学特性,提出对现有的各向同性破坏准则与本构模型进行"各向异性化"改造的一般性方法——等效应力法。以SMP准则为例进行"各向异性化"改造,通过与已有试验结果对比,验证了这种"各向异性化"改造的合理性和有效性。