非飽和黃土動(dòng)力線性累計(jì)損傷特性的試驗(yàn)研究完美課課件

1、1非飽和黃土動(dòng)力線性累計(jì)損傷特性的試驗(yàn)研究 邵生俊 龍吉勇西安理工大學(xué)2007.111非飽和黃土動(dòng)力線性累計(jì)損傷特性的試驗(yàn)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(jī)振動(dòng)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(dòng)力損傷變形特性研究 5 結(jié)論 主要內(nèi)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(yīng)用于結(jié)構(gòu)性Q3黃土?xí)r需要進(jìn)一步驗(yàn)證。同時(shí)，非飽和黃土具有顯著的結(jié)構(gòu)性，動(dòng)荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結(jié)構(gòu)性，開展動(dòng)變

2、形特性的研究具有重要的理論與實(shí)際意義。邊坡的抗震分析大壩的抗震分析基礎(chǔ)液化評(píng)估等隨機(jī)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(shí)，就應(yīng)用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數(shù)的計(jì)算公式： 權(quán)重系數(shù) 為了得到這個(gè)權(quán)重系數(shù)， Seed等人對(duì)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(chǔ)上，提出了等效循環(huán)荷載的另一種計(jì)算方法，就是使土體遭受實(shí)際地震所吸收的能量與neq次等幅循環(huán)應(yīng)力作用下吸收的能量相等。他給出了計(jì)算等效循環(huán)次數(shù)

3、的計(jì)算公式： 這種方法考慮了材料(土)非線性的影響優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：對(duì)材料的本構(gòu)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(jī)振動(dòng)分析 2.1 線性累積損傷原理 1945年Miner根據(jù)材料吸收凈功的原理提出了疲勞線性累積損傷的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ： 對(duì)于非等幅的循環(huán)荷載， 這個(gè)原理表示為 ： 或者 材料在破壞時(shí)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(gòu)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(shí)，neq的計(jì)算式很容易

4、由上式得到： 參考應(yīng)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(gòu)2.2 線性累積損傷原理對(duì)原狀黃土的適用性分析 81)加荷時(shí)吸收的能量 和破壞時(shí)吸收的總能 量W與加荷的頻率無關(guān)線性累積損傷原理包含的假定有：2)破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)3)損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系2.2 線性累積損傷原理對(duì)原狀黃土的適用性分析 81)加荷 (1)對(duì)總能量的分析 9破壞耗能與動(dòng)應(yīng)力的關(guān)系 (1)對(duì)總能量的分析 9破壞耗能與動(dòng)應(yīng)力的關(guān)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(jié)應(yīng)力的關(guān)系 單位土樣

5、耗能的平均值與含水量的關(guān)系 11單位土樣耗能的平均值與固結(jié)應(yīng)力的關(guān)系 單位(2)對(duì)累積損傷的分析 12(2)對(duì)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(dòng)力損傷變形特性研究15 122（1）動(dòng)模量及阻尼比的損傷分析 4 非飽和原狀黃土動(dòng)力損傷變形特性研究1516動(dòng)模量16動(dòng)模量當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)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(dòng)應(yīng)力的關(guān)系3、動(dòng)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(dòng)應(yīng)變引起的損傷是很小的。為了得到這個(gè)權(quán)重系數(shù)， S

6、eed等人對(duì)飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)它的影響較??；同時(shí)，非飽和黃土具有顯著的結(jié)構(gòu)性，動(dòng)荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結(jié)構(gòu)性，開展動(dòng)變形特性的研究具有重要的理論與實(shí)際意義。對(duì)材料的本構(gòu)模型要求較高在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。1945年Miner根據(jù)材料吸收凈功的原理提出了疲勞線性累積損傷的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ：(2)對(duì)累積損傷的分析或者損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系為了得到這個(gè)權(quán)重系數(shù)， Seed等人對(duì)飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.或者(1)對(duì)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(jī)振動(dòng)分析早在1975年Seed等人在研究飽和砂土抗震液化時(shí)，就應(yīng)用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數(shù)的計(jì)算公式：損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系但是，他們的成果應(yīng)用于結(jié)構(gòu)性Q3黃土?xí)r需要進(jìn)一步驗(yàn)證。17阻尼比當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)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(guān)系數(shù)為0.97破壞耗能的變化特性 20最小的相關(guān)系數(shù)為0.97破壞耗能的變化特性 通過本文的研究，對(duì)非飽和原狀黃土動(dòng)力

8、特性的有了一些新認(rèn)識(shí)和結(jié)論，現(xiàn)將其總結(jié)如下： 5 結(jié)論破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)；損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系 它們對(duì)非飽和原狀黃土是成立的。在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)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(dòng)三軸試驗(yàn)結(jié)果，分析了線性累積損傷原理成立的兩個(gè)假定： 通過本文的研究，對(duì)非飽和原狀黃土動(dòng)力特性的有了22 5、在非飽和原狀黃土動(dòng)力損傷變形特性的研究基礎(chǔ)上，將累積損傷與殘余變形模量之間的關(guān)系用于等效粘彈性模型，可以在原計(jì)算基礎(chǔ)上計(jì)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(jì)算公式，對(duì)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(duì)非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載的計(jì)算是可靠的。 3、動(dòng)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(dòng)應(yīng)變引起的損傷是很小的。在損傷累積過程中，動(dòng)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(jié)應(yīng)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(yīng)力和含水）有關(guān)，與動(dòng)應(yīng)力幅值無關(guān)。當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)它的影響較??；當(dāng)固結(jié)壓力一定時(shí)，含水量對(duì)它的影響較大。22 5、在非飽和原狀黃土動(dòng)力損傷變形特性的研究基礎(chǔ)上4 非飽和原狀黃土動(dòng)力損傷變形特性研究由線性累積損傷原理得：(2)對(duì)累積損傷的分析(2)對(duì)累積損傷的

10、分析3、動(dòng)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(dòng)應(yīng)變引起的損傷是很小的。2)破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)(2)對(duì)累積損傷的分析在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系由線性累積損傷原理得：它們對(duì)非飽和原狀黃土是成立的?；蛘邽榱说玫竭@個(gè)權(quán)重系數(shù)， Seed等人對(duì)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(dòng)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(dòng)應(yīng)變引起的損傷是很小的。損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載 的隨機(jī)

11、振動(dòng)分析在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。為了得到這個(gè)權(quán)重系數(shù)， Seed等人對(duì)飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)它的影響較?。粨p傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系4 非飽和原狀黃土動(dòng)力損傷變形特性研究同時(shí)，非飽和黃土具有顯著的結(jié)構(gòu)性，動(dòng)荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結(jié)構(gòu)性，開展動(dòng)變形特性的研究具有重要的理論與實(shí)際意義。

12、4非飽和原狀黃土動(dòng)力損傷變形特性研究但是，他們的成果應(yīng)用于結(jié)構(gòu)性Q3黃土?xí)r需要進(jìn)一步驗(yàn)證。（1）動(dòng)模量及阻尼比的損傷分析在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。2)破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的幅值無關(guān)對(duì)材料的本構(gòu)模型要求較高3、動(dòng)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(dòng)應(yīng)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(shí)，非飽和黃土具

13、有顯著的結(jié)構(gòu)性，動(dòng)荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結(jié)構(gòu)性，開展動(dòng)變形特性的研究具有重要的理論與實(shí)際意義。(2)對(duì)累積損傷的分析(2)對(duì)累積損傷的分析4 非飽和原狀黃土動(dòng)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(duì)總能量的分析破壞耗能與動(dòng)應(yīng)力的關(guān)系(2)對(duì)累積損傷的分析損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系2 線性累積損傷原理對(duì)原狀黃土的適用性分析3、動(dòng)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(dòng)應(yīng)變引起的損傷是很小的。由線性累積損傷原理得：(2)對(duì)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(jìn)程呈線性關(guān)系若將變幅往返荷載下構(gòu)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(shí)，neq的計(jì)算式很容易由上式得到：對(duì)材料的本構(gòu)模型要求較高1945年Miner根據(jù)材料吸收凈功的原理提出了疲勞線性累積損傷的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ：3、動(dòng)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(dòng)應(yīng)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(yīng)力和含水）有關(guān)，與動(dòng)應(yīng)力幅值無關(guān)。（1）動(dòng)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(jī)振動(dòng)分析若將變幅往返荷載下構(gòu)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(shí)，neq的計(jì)算式很容易由上式得到：若將變幅往返荷載下構(gòu)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(shí)，neq的計(jì)算式很容易由上式得到：當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)它的影響較小；在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)它的影響較小；若將變幅往返荷載下構(gòu)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(shí)，neq的計(jì)算式很容易由上式得到：或者損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系為了得到這個(gè)權(quán)重系數(shù)， Seed等人對(duì)飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.破壞耗能與動(dòng)應(yīng)力的關(guān)系早在1975年Seed等人在研究飽和砂土抗震液化時(shí)，就

16、應(yīng)用線性累積損傷原理推得了等效循環(huán)次數(shù)的計(jì)算公式：在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。由線性累積損傷原理得：當(dāng)含水量一定時(shí)，固結(jié)壓力對(duì)它的影響較??；1)加荷時(shí)吸收的能量 和破壞時(shí)吸收的總能 量W與加荷的頻率無關(guān)2 非飽和原狀黃土等效循環(huán)荷載 的隨機(jī)振動(dòng)分析1 緒 論同時(shí)，非飽和黃土具有顯著的結(jié)構(gòu)性，動(dòng)荷作用下變形發(fā)展直至破壞的過程也是結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展的過程，考慮黃土的結(jié)構(gòu)性，開展動(dòng)變形特性的研究具有重要的理論與實(shí)際意義。破壞耗能與動(dòng)應(yīng)力的關(guān)系(2)對(duì)累積損傷的分析為了得到這個(gè)權(quán)重系數(shù)， Seed等人對(duì)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(gòu)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(shí)，neq的計(jì)算式很容易由上式得到：對(duì)材料的本構(gòu)模型要求較高對(duì)材料的本構(gòu)模型要求較高4 非飽和原狀黃土動(dòng)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(chǔ)上，提出了等效循環(huán)荷載的另一種計(jì)算方法，就是使土體遭受實(shí)際地震所吸收的能量與neq次等幅循環(huán)應(yīng)力作用下吸收的能量相等。在假定加荷時(shí)吸收的能量和破壞時(shí)吸收的總能量W與加荷的頻率無關(guān)的前提下，線性累積損傷原理對(duì)非飽和原狀黃土也是適用的。損傷的累積與加載進(jìn)程呈線性關(guān)系為了得到這個(gè)權(quán)重系數(shù)， Seed等人對(duì)飽和砂土的液化曲線用了4步處理法.(2)對(duì)累積損傷的分析4非飽和原狀黃土動(dòng)力損傷變形特性研究(2)對(duì)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(jī)振動(dòng)分析2)破壞時(shí)吸收的總能量W與加