剪胀角 angle of dilation

Abaqus选择库伦摩尔塑性模型的时候,需要选择摩擦角剪胀角 angle of dilation和剪胀角剪胀角 angle of dilation。摩擦角物理意义明确,但何为剪胀角?如何影响结果呢?(这两个问题,暂无统一解)

The angle of dilation controls an amountr of plastic volumetric strain developed during plastic shearing and is assumed constant during plastic yielding【剪胀角控制塑性体应变,一般假设在塑性变形过程中保持不变】. The value of ψ = 0 corresponds to the volume preserving deformation while in shear.【剪胀角=0,即体积不变性】

Clays (regardless of overconsolidated layers) are characterized by a very low number of dilation (ψ ≈ 0)【黏土剪胀角约为0】. As for sands, the angle of dilation depends on the angle of internal friction【砂土剪胀角约等于内摩擦角】. For non-cohesive soils (sand, gravel) with the angle of internal friction φ > 30° the value of dilation angle can be estimated as ψ = φ - 30°【对于内摩擦角>30的情况,剪胀角=内摩擦角-30】. A negative value of dilation angle is acceptable only for rather loose sands【剪缩仅针对松软砂土】. In most cases, however, the assumption of ψ = 0 can be adopted.

剪胀角的定义

剪胀角 angle of dilation,其中剪胀角 angle of dilation为剪胀角,dv为体积变量,dh为高度变量,具体如下图。

剪胀角 angle of dilation

PS 剪胀角应该放在“本构关系”里理解。

 

剪胀角的选择

大多数岩土工程分析中选择了两种极端情况:

  • 关联流动法则(剪胀角ψ=摩擦角)
  • 非关联流动法则(剪胀角ψ=0)

关联流动 法则意味着土体在剪切的过程中可以产生无限制的体积膨胀现象,非关联流动法则ψ=0则认为土体是不可膨胀的,由此获取极限荷载。孔位学等推荐剪胀角取摩擦角的一半[4]。


参考文献

[1] 张培文,陈祖煜.剪胀角对求解边坡稳定的安全系数的影响[J].岩土力学,2004(11):1757-1760.

[2]刘俊芳,李驰.基于莫尔-库伦模型探讨剪胀角的取值问题[J].内蒙古工业大学学报(自然科学版),2015,34(04):293-297.

[3]赵星光,蔡明,蔡美峰.岩石剪胀角模型与验证[J].岩石力学与工程学报,2010,29(05):970-981.

[4]孔位学,芮勇勤,董宝弟.岩土材料在非关联流动法则下剪胀角选取探讨[J].岩土力学,2009,30(11):3278-3282.

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