土動(dòng)力學(xué)(第6章)

2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院1

土的動(dòng)應(yīng)力－動(dòng)應(yīng)變關(guān)系

土的動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系特性土的構(gòu)成：土顆粒構(gòu)成的土骨架、空氣、水隨著動(dòng)荷載的增大土體依次表現(xiàn)為：

粘—彈性力學(xué)狀態(tài)（土骨架變形能恢復(fù)，土顆粒間移動(dòng)耗能?。?/p>

塑性性能（土顆粒連接破壞，土骨架產(chǎn)生不可恢復(fù)變形，土顆粒間移動(dòng)耗能增大）2

流動(dòng)或破壞狀態(tài)（土顆粒間連接幾乎完全破壞）

土體變形特點(diǎn)：由于土是由土骨架、孔隙水、及氣體組成。在受到外荷載的作用下土骨架與孔隙水之間的摩擦使孔隙水和氣體的排出受到阻礙從而使變形延遲，所以可將土體視為粘彈塑性體。

2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院3非線(xiàn)性：可由骨干

曲線(xiàn)反應(yīng)出，骨干

曲線(xiàn)的非線(xiàn)性反映

了土體等效變形模

量的非線(xiàn)性。2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院4注：骨干曲線(xiàn)：是受同一固結(jié)壓力的土在不同動(dòng)應(yīng)力作用下每一周應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)滯回圈頂點(diǎn)的連線(xiàn)。

2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院5滯后性：土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系中的滯回圈反映了應(yīng)變對(duì)應(yīng)力的滯后性，應(yīng)力最大值與應(yīng)變最大值并不同相位。2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院6變形累積性：由于土體在受荷過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形，這部分變形在循環(huán)荷載下會(huì)逐漸積累，滯回圈中心的變化反映了土對(duì)荷載的積累效應(yīng)。2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院72023/2/4水利與建筑工程學(xué)院8應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系力的學(xué)模型土受力后的表現(xiàn)可抽象為以下三個(gè)基本力學(xué)元件：彈性元件，粘性元件和塑性元件。對(duì)于彈性元件，動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的一條斜直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率取決于彈性元件的彈性模量E，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)內(nèi)的面積等于零。對(duì)于塑性元件，動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)為一個(gè)矩形，應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)內(nèi)的面積等于矩形的面積。2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院9第一節(jié)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系力學(xué)模型的簡(jiǎn)析

對(duì)于粘性元件，動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為一橢圓形，應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)內(nèi)的面積等于橢圓的面積，這一橢圓的面積正好等于粘性體在一個(gè)動(dòng)應(yīng)力周期內(nèi)單位體積的應(yīng)變能。基本元件組合模式的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系：彈塑性模式、粘彈性模式、粘塑性模式和雙線(xiàn)性模式。觀(guān)察其元件組合及應(yīng)力應(yīng)變形態(tài)。2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院10第一節(jié)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系力學(xué)模型的簡(jiǎn)析

2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院11第一節(jié)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系力學(xué)模型的簡(jiǎn)析

三個(gè)元件組成的幾種常見(jiàn)模型：理想彈塑性模型：由彈性原件和塑性元件的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系組合而成。它的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為平行四邊形。2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院12粘彈性體：根據(jù)土動(dòng)力學(xué)的需要只分析滯后模型2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院13粘塑性體：其應(yīng)力關(guān)系2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院14粘彈性模型等效線(xiàn)性模型（Hardin-Drnevich模型）等效線(xiàn)性模型就是將土視為粘彈性體，采用等效彈性模量E或G和等效阻尼比λ來(lái)反映土體的動(dòng)應(yīng)力-動(dòng)應(yīng)變關(guān)系的非線(xiàn)性和滯后性。2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院15Hardin等由實(shí)驗(yàn)得出土在周期荷載的作用下的應(yīng)力應(yīng)變骨干曲線(xiàn)為雙曲線(xiàn)型其表達(dá)式為：2023/2/4水利與建筑工程學(xué)院16根據(jù)動(dòng)單剪實(shí)驗(yàn)求得G0和τy即可求相應(yīng)于任意動(dòng)剪應(yīng)變?chǔ)胐的剪切彈性模量Gd。對(duì)于需要確定的另一個(gè)