非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究完美課課件

1、1非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究 邵生俊 龍吉勇西安理工大學2007.111非飽和黃土動力線性累計損傷特性的試驗研究 邵生俊 龍吉勇2 1 緒 論 2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的隨機振動分析 3 非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析 4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究 5 結論 主要內容 2 1 緒 論 2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷1 緒 論31.1、研究意義 雖然 Seed等人在這方面取得了卓有成效的研究成果。但是，他們的成果應用于結構性Q3黃土時需要進一步驗證。同時，非飽和黃土具有顯著的結構性，動荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結構損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結構性，開展動變

2、形特性的研究具有重要的理論與實際意義。邊坡的抗震分析大壩的抗震分析基礎液化評估等隨機地震荷載等幅循環(huán)荷載1 緒 論31.1、研究意義 雖然 Se41.2 研究現(xiàn)狀 早在1975年Seed等人在研究飽和砂土抗震液化時，就應用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數的計算公式： 權重系數 為了得到這個權重系數， Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.41.2 研究現(xiàn)狀 早在1975年Seed等人在研5 2001年Green等人在深入分析累積損傷原理的基礎上，提出了等效循環(huán)荷載的另一種計算方法，就是使土體遭受實際地震所吸收的能量與neq次等幅循環(huán)應力作用下吸收的能量相等。他給出了計算等效循環(huán)次數

3、的計算公式： 這種方法考慮了材料(土)非線性的影響優(yōu)點：缺點：對材料的本構模型要求較高5 2001年Green等人在深入分析累積損傷 2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載 的隨機振動分析 2.1 線性累積損傷原理 1945年Miner根據材料吸收凈功的原理提出了疲勞線性累積損傷的數學表達式 ： 對于非等幅的循環(huán)荷載， 這個原理表示為 ： 或者 材料在破壞時有： 因此， 此式即為線性疲勞累積損傷方程式，即Miner定律。 6（等幅） 2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載 7由線性累積損傷原理得： 若將變幅往返荷載下構件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易

4、由上式得到： 參考應力破壞振次荷載引起的損傷7由線性累積損傷原理得： 若將變幅往返荷載下構2.2 線性累積損傷原理對原狀黃土的適用性分析 81)加荷時吸收的能量 和破壞時吸收的總能 量W與加荷的頻率無關線性累積損傷原理包含的假定有：2)破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關3)損傷的累積與加載進程呈線性關系2.2 線性累積損傷原理對原狀黃土的適用性分析 81)加荷 (1)對總能量的分析 9破壞耗能與動應力的關系 (1)對總能量的分析 9破壞耗能與動應力的關系10w=15%w=18%w=21%w=24%10w=15%w=18%w=21%w=24% 11單位土樣耗能的平均值與固結應力的關系 單位土樣

5、耗能的平均值與含水量的關系 11單位土樣耗能的平均值與固結應力的關系 單位(2)對累積損傷的分析 12(2)對累積損傷的分析 123 非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析 133 非飽和原狀黃土等效諧振荷載的能量分析 131414 4 非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究15 122（1）動模量及阻尼比的損傷分析 4 非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究1516動模量16動模量當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；此式即為線性疲勞累積損傷方程式，即Miner定律。破壞耗能與動應力的關系3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應變引起的損傷是很小的。為了得到這個權重系數， S

6、eed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；同時，非飽和黃土具有顯著的結構性，動荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結構損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結構性，開展動變形特性的研究具有重要的理論與實際意義。對材料的本構模型要求較高在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。1945年Miner根據材料吸收凈功的原理提出了疲勞線性累積損傷的數學表達式 ：(2)對累積損傷的分析或者損傷的累積與加載進程呈線性關系為了得到這個權重系數， Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.或者(1)對總

7、能量的分析2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的隨機振動分析早在1975年Seed等人在研究飽和砂土抗震液化時，就應用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數的計算公式：損傷的累積與加載進程呈線性關系但是，他們的成果應用于結構性Q3黃土時需要進一步驗證。17阻尼比當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；17阻尼比（2）殘余變形模量的損傷分析 黃土的殘余變形及殘余變形模量的定義2NNNi（2）殘余變形模量的損傷分析 黃土的殘余變形及殘余變形模量的19殘余變形模量19殘余變形模量20最小的相關系數為0.97破壞耗能的變化特性 20最小的相關系數為0.97破壞耗能的變化特性 通過本文的研究，對非飽和原狀黃土動力

8、特性的有了一些新認識和結論，現(xiàn)將其總結如下： 5 結論破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關；損傷的累積與加載進程呈線性關系 它們對非飽和原狀黃土是成立的。在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。 1、通過諧振荷載作用下非飽和原狀黃土的動三軸試驗結果，分析了線性累積損傷原理成立的兩個假定： 通過本文的研究，對非飽和原狀黃土動力特性的有了22 5、在非飽和原狀黃土動力損傷變形特性的研究基礎上，將累積損傷與殘余變形模量之間的關系用于等效粘彈性模型，可以在原計算基礎上計算出殘余變形。 2、利用Green等人從耗能角度推出的等效諧

9、振計算公式，對非飽和原狀黃土的等效循環(huán)荷載研究表明，這處理方法對非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計算是可靠的。 3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應變引起的損傷是很小的。在損傷累積過程中，動模量和阻尼比變化較小，其變化規(guī)律受起始含水量和固結應力條件控制。4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應力和含水）有關，與動應力幅值無關。當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；當固結壓力一定時，含水量對它的影響較大。22 5、在非飽和原狀黃土動力損傷變形特性的研究基礎上4 非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究由線性累積損傷原理得：(2)對累積損傷的分析(2)對累積損傷的

10、分析3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應變引起的損傷是很小的。2)破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關(2)對累積損傷的分析在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。損傷的累積與加載進程呈線性關系由線性累積損傷原理得：它們對非飽和原狀黃土是成立的。或者為了得到這個權重系數， Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.由線性累積損傷原理得：3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應變引起的損傷是很小的。損傷的累積與加載進程呈線性關系2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載 的隨機

11、振動分析在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。為了得到這個權重系數， Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；損傷的累積與加載進程呈線性關系損傷的累積與加載進程呈線性關系4 非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究同時，非飽和黃土具有顯著的結構性，動荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結構損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結構性，開展動變形特性的研究具有重要的理論與實際意義。

12、4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究但是，他們的成果應用于結構性Q3黃土時需要進一步驗證。（1）動模量及阻尼比的損傷分析在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。2)破壞時吸收的總能量W與加荷的幅值無關對材料的本構模型要求較高3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應變引起的損傷是很小的。此式即為線性疲勞累積損傷方程式，即Miner定律。黃土的殘余變形及殘余變形模量的定義同時，非飽和黃土具

13、有顯著的結構性，動荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結構損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結構性，開展動變形特性的研究具有重要的理論與實際意義。(2)對累積損傷的分析(2)對累積損傷的分析4 非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究黃土的殘余變形及殘余變形模量的定義(1)對總能量的分析破壞耗能與動應力的關系(2)對累積損傷的分析損傷的累積與加載進程呈線性關系2 線性累積損傷原理對原狀黃土的適用性分析3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應變引起的損傷是很小的。由線性累積損傷原理得：(2)對累積損傷的分析（2）殘余變形模量的損傷分析損傷的累積與加載進程呈線性關系若將變幅往返荷載下構件的

14、損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：對材料的本構模型要求較高1945年Miner根據材料吸收凈功的原理提出了疲勞線性累積損傷的數學表達式 ：3、動荷作用下非飽和原狀黃土的破壞主要是殘余變形增大引起的，動應變引起的損傷是很小的。4、非飽和原狀黃土單位土體的破壞耗能與土的初始狀態(tài)（應力和含水）有關，與動應力幅值無關。（1）動模量及阻尼比的損傷分析2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的隨機振動分析若將變幅往返荷載下構件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：若將變幅往返荷載下構件的

15、損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；若將變幅往返荷載下構件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：或者損傷的累積與加載進程呈線性關系為了得到這個權重系數， Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.破壞耗能與動應力的關系早在1975年Seed等人在研究飽和砂土抗震液化時，就

16、應用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數的計算公式：在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。由線性累積損傷原理得：當含水量一定時，固結壓力對它的影響較??；1)加荷時吸收的能量 和破壞時吸收的總能 量W與加荷的頻率無關2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載 的隨機振動分析1 緒 論同時，非飽和黃土具有顯著的結構性，動荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結構損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結構性，開展動變形特性的研究具有重要的理論與實際意義。破壞耗能與動應力的關系(2)對累積損傷的分析為了得到這個權重系數， Seed等人對飽和砂土的液化曲線用

17、了4步處理法.若將變幅往返荷載下構件的損傷等效為幅值為Sref、振次為neq的等幅循環(huán)荷載作用下的損傷時，neq的計算式很容易由上式得到：對材料的本構模型要求較高對材料的本構模型要求較高4 非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究2001年Green等人在深入分析累積損傷原理的基礎上，提出了等效循環(huán)荷載的另一種計算方法，就是使土體遭受實際地震所吸收的能量與neq次等幅循環(huán)應力作用下吸收的能量相等。在假定加荷時吸收的能量和破壞時吸收的總能量W與加荷的頻率無關的前提下，線性累積損傷原理對非飽和原狀黃土也是適用的。損傷的累積與加載進程呈線性關系為了得到這個權重系數， Seed等人對飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.(2)對累積損傷的分析4非飽和原狀黃土動力損傷變形特性研究(2)對累積損傷的分析2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載 的隨機振動分析2)破壞時吸收的總能量W與加