搜索
《土动力学基础》同济大学高彦斌第五章土的动力性质英国博物学家。提出了描述材料弹性的基本定律-胡克定律，提出了光的波动说。法国数学家、几何学家和物理学家。在固体力学中的泊松比；概率中的泊松分布；动力学中的纵波和横波的发现者。泊松（S.D.Poisson1781～1840）《土动力学基础》同济大学高彦斌土的动力性质是指动荷载作用下土的变形(剪切变形和体积变形)或强度特性。动荷载可简化为冲击荷载和循环荷载两大类。对于土来讲，循环荷载更为普遍。这也是土动力学与岩石动力学的主要区别之一。冲击荷载下主要关注高速加载下土所表现出来的与加载速率有关的剪切变形特性和强度特性。循环荷载下主要关注的是各种试验条件下土所表现出来的与动荷载幅值和循环次数有关的剪切变形特性和强度特性。《土动力学基础》同济大学高彦斌5.1循环荷载作用下土的基本特征《土动力学基础》同济大学高彦斌1循环荷载（cyclicstress）双向剪切《土动力学基础》同济大学高彦斌代表动剪应力的相对大小的一个参数—动剪应力比（循环剪应力比）Rd《土动力学基础》同济大学高彦斌2骨干曲线（BackboneCurve）和滞回圈(HysteresisCurve)动剪应力~时间动剪应变~时间动剪应力~动剪应变《土动力学基础》同济大学高彦斌刚度衰减-非线性γ10-4~10-5《土动力学基础》同济大学高彦斌3退化现象(Degradation)及破坏(Failure)《土动力学基础》同济大学高彦斌《土动力学基础》同济大学高彦斌循环荷载下土的变形特性的影响因素（1）土的特性。粗颗粒土的密实度、粒径分布等；黏性土的塑性、孔隙比、结构性、应力历史。（2）初始应力状态。实验中的土样初始固结应力的大小，土样等向固结和非等向固结的状态。（3）循环荷载的大小和次数。荷载大小决定了土样所处的应变水平以及结构稳定状态，荷载次数决定了循环退化效应的程度。（4）排水条件。通常为不排水状态。关注长期或短期循环荷载作用下的体积变形特性时，采用排水状态。《土动力学基础》同济大学高彦斌4动强度通常指的是破坏时的总剪应力（动剪应力+初始剪应力）《土动力学基础》同济大学高彦斌5动力本构模型及参数Ishihara(1996)-地震工程应变范围力学特性本构模型参数备注小应变γ10-4~10-5弹性，变形可回复；滞回效应不明显广义虎克定律剪切模量G0无法模拟循环荷载作用下土的滞回现象、残余变形和破坏现象。中等应变10-5γ10-3弹塑性,具有明显的滞回效应；疲劳退化现象不明显等效线性黏-弹性模型剪切模量G，阻尼比D需要采用迭代法确定非线性的参数，不能分析土的破坏现象。大应变γ10-2与循环次数有关的疲劳退化现象会变得显著复杂的弹塑性模型模拟较大的残余变形及破坏现象。《土动力学基础》同济大学高彦斌5.2土动力室内试验《土动力学基础》同济大学高彦斌波速试验、共振柱试验、动三轴试验、动单剪试验弹性模量E0剪切模量G0弹性模量E,剪切模量G，阻尼比D动强度动强度参数《土动力学基础》同济大学高彦斌1弯曲元波速试验可测压缩波波速和剪切波波速《土动力学基础》同济大学高彦斌2共振柱试验《土动力学基础》同济大学高彦斌D为土样的直径,ρ为土样的密度共振频率fn与波速v的关系ALρ—土样的质量；m—附加质量块的质量；I—土样的质量惯性矩；I0—激振器的质量惯性矩《土动力学基础》同济大学高彦斌确定阻尼比D的两种方法《土动力学基础》同济大学高彦斌3动三轴试验《土动力学基础》同济大学高彦斌两种固结状态下的剪应力《土动力学基础》同济大学高彦斌割线弹性模量E割线剪切模量G确定动模量E和G确定阻尼比DΔW为一个周期运动的能量损耗；W为系统的总能量S为滞回圈的面积滞回圈面积三角形面积或直接绘制剪应力τ(=σd)~剪应变γ曲线，直接确定割线剪切模量G。《土动力学基础》同济大学高彦斌4动单剪试验《土动力学基础》同济大学高彦斌5.3线性黏—弹性模型《土动力学基础》同济大学高彦斌1开尔文体的动力本构关系平衡方程变形方程《土动力学基础》同济大学高彦斌2滞回圈及其分解《土动力学基础》同济大学高彦斌试验得到的典型滞回曲线的形态《土动力学基础》同济大学高彦斌3复合模量G*和阻尼比D《土动力学基础》同济大学高彦斌5.4等效线性黏—弹性模型《土动力学基础》同济大学高彦斌是将等效剪切模量G(割线模量)和等效阻尼比D表示为动剪应变γ的函数,采用这两个参数反映土体变形非线性和滞后性的两个主要特征,利用上一节介绍的线性黏—弹性理论分别模拟骨干曲线和滞回曲线,进而解决非线性状态下的动应力—应变关系。线性黏—弹性模型中的参数是常数，不能反映土的非线性变形特性。等效线性黏—弹性模型《土动力学基础》同济大学高彦斌1骨干曲线和割线剪切模量-双曲线模型参考应变割线模量应力应变关系《土动力学基础》同济大学高彦斌Hardin和Drnevich(1972)根据各种土的试验结果，引入了一个修正系数β《土动力学基础》同济大学高彦斌2滞回圈和阻尼比（1）曼辛二倍法一种曲线变换的数学方法滞回圈曲线由骨干曲线变换得到《土动力学基础》同济大学高彦斌（2）经验关系法Hardin和Drnevich(1972)《土动力学基础》同济大学高彦斌《土动力学基础》同济大学高彦斌《土动力学基础》同济大学高彦斌5.5双线性模型《土动力学基础》同济大学高彦斌塑性元件的应力-应变关系塑弹弹三参数模型1、双线性模型原理《土动力学基础》同济大学高彦斌屈服应变屈服应力2、双线性模型的应力应变关系