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原文传递一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法

专利名称：	一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法
摘要：	本发明公开了一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，解决了缺少循环动荷载下土应变硬化特征判定方法的问题，提供一种反映循环动荷载下土应变硬化能力的参数，建立了适应于三向应力状态的疲劳损伤表达式，基于应变硬化特性，提出采用低周疲劳损伤演化模型判定应变硬化土疲劳损伤的方法，确定了循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤演化规律及其影响因素。本发明建立的以泥化夹层为例的应变硬化土疲劳损伤模型，可为研究天然地震、爆破震动、交通荷载等循环动荷载扰动下泥化夹层工程特性劣化机理奠定了基础，为有效预防动荷载条件下含泥化夹层复杂岩质边坡、坝基失稳破坏提供新的途径。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	郑州大学
发明人：	闫长斌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910617777.5
公开号：	CN110441174A
代理机构：	郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	杨妙琴
分类号：	G01N3/32(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	450001河南省郑州市高新区科学大道100号
主权项：	1.一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，循环动荷载下土应变硬化特征判定：通过动变形试验获取土试样在循环动荷载作用下的动应力-动应变关系曲线，所述动应力和动应变应满足：应变硬化特征公式：其中，Ld表示动应力，kPa、Sd表示动应变、i表示循环加载的级数序号，i＝1,2,3,...、Kd和hd为动变形试验参数，由动应力-动应变关系曲线拟合得出；步骤二，确定循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤：建立循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤表达式，根据动三轴试验，所述疲劳损伤：其中，Dd表示疲劳损伤、Sp表示动三轴试验累积塑性应变、j表示循环周次序号，j＝1,2,3,...、S0表示动三轴试验循环开始的塑性应变、Sdf表示动三轴试验循环结束时对应的塑性应变、h为土材料参数；步骤三，采用低周疲劳损伤演化模型对循环动荷载下应变硬化土的疲劳损伤演化规律进行描述：所述疲劳损伤应满足：低周疲劳损伤演化模型：其中，N表示动三轴试验的循环周次、Nf表示动三轴试验循环结束时对应的循环破坏周次、H和a表示动三轴试验的疲劳损伤演化规律参数，由低周疲劳损伤演化模型拟合得出。 2.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：为了减少所述动变形试验数据点的离散性对所述动应力-动应变关系曲线拟合结果的影响，所述动应力和动应变应满足： lnLdi＝lnKd+hd·lnSdi 即，土的lnLdi与lnSdi近似呈直线拟合关系。 3.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述动变形试验参数hd为循环动荷载下土的应变硬化特征参数，hd存在一定物理意义，hd越大，试样在循环动荷载下的均匀变形抗力越大，hd较小的试样，如果增加动应力，将会产生较大的动变形。 4.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述土材料参数h为根据动变形试验确定的与有效动应力和累积塑性应变有关的应变硬化特征参数，所述有效动应力和累积塑性应变关系式为： Li＝KSpih 其中，L表示有效动应力，kPa、K为动变形试验参数，所述K和h由有效动应力-累积塑性应变关系曲线拟合得出。 5.根据权利要求4所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述有效动应力和累积塑性应变利用有效应力计算方法，有效动应力应满足：其中，Edmax表示初始动弹性模量，kPa；所述累积塑性应变应满足： 6.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述动变形试验施加逐级增长的动荷载；所述动三轴试验可以施加逐级增长的动荷载，也可以施加单一幅值的动荷载，所述施加逐级增长的动荷载时，j＝i；所述施加单一幅值的动荷载时，j≠i。 7.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述循环结束表示动三轴试验中试样达到破坏状态，所述动三轴试验中试样达到破坏状态包含但不仅限于试样遭受强度破坏或变形达到规定破坏应变标准，所述规定破坏应变标准是工程所能容许的实际应变，根据工程实践经验所得。 8.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述施加单一幅值的动荷载时，所述动三轴试验中试样达到破坏状态时，所述动荷载对应的动应力应满足： Qd＝Ld/2 其中，Qd表示土的动强度，kPa。 9.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述疲劳损伤演化规律参数H与动应力幅和循环周次有关，应满足：其中，△Sd表示动应力幅，kPa、m、f表示材料参数。 10.根据权利要求1所述的一种研究循环动荷载下应变硬化土疲劳损伤判定的方法，其特征在于：所述动三轴试验施加逐级增长的动荷载时，j＝i，近似认为在一个循环内，所述疲劳损伤Dd为常数，所述动应力Ldi为常量，所述动应力Ldi与所述累积塑性应变Spi相互独立。
所属类别：	发明专利