岩土渗流损伤力学理论与数值分析PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 岩土材料流—固耦合研究现状 2

1.3 损伤力学在岩土力学中的应用 5

1.4 双标量参数损伤模型的发展 8

1.5 本书主要内容 8

第2章 损伤力学基础 10

2.1 引言 10

2.2 损伤力学基本概念 11

2.2.1 损伤变量 11

2.2.2 有效应力 12

2.2.3 基本假定 13

2.3 热力学基础 15

2.3.1 热力学第一和第二定律 15

2.3.2 损伤材料的自由能和耗散不等式 16

2.3.3 损伤材料的机械耗散势与对偶关系式 18

2.3.4 损伤应变能释放率 19

2.4 最小耗能原理表达的损伤及其本构理论 20

2.5 本章小结 23

第3章 双标量损伤变量理论及其发展 24

3.1 弹塑性损伤的有限变形理论 25

3.1.1 基于构形的应力张量描述 25

3.1.2 应力和应变转换 27

3.1.3 弹塑性损伤耦合模型 31

3.1.4 弹塑性损伤有限变形理论 34

3.2 双标量损伤变量理论 46

3.2.1 各向同性损伤变量 46

3.2.2 损伤材料的应力—应变关系 47

3.2.3 双标量损伤变量 47

3.2.4 损伤应变能释放率 53

3.2.5 双标量损伤变量模型特征的讨论 58

3.2.6 双标量损伤变量的可易性 63

3.2.7 多孔介质损伤效应函数问题分析 71

3.2.8 多孔介质孔隙度问题 74

3.2.8.1 Mori-Tanaka理论 74

3.2.8.2 考虑温度和孔隙压力的动态损伤演化模型 76

3.2.8.3 孔隙度与分形维数之间的关系 77

3.3 本章小结 77

第4章 孔隙介质损伤渗流分析模型研究 79

4.1 前言 79

4.2 管涌计算模型概述 80

4.3 管涌发生过程的描述 81

4.4 岩土介质的有效渗透特性 84

4.4.1 孔隙率与损伤变量的关系 84

4.4.2 孔隙介质完备的有效Darcy定律 84

4.4.3 岩土体渗透特性的讨论 87

4.4.3.1 常规渗透系数的特性 87

4.4.3.2 有效渗透系数的特性 89

4.4.3.3 层状介质的有效渗透特性 90

4.5 渗流分析的完备有效基本方程 91

4.5.1 完备有效渗透孔隙介质的渗流微分方程 91

4.5.2 用体积孔隙率表示的微分方程 95

4.6 渗流场中的势函数和流函数 96

4.6.1 孔隙介质中流体的有效势函数与有效流函数 96

4.6.2 孔隙介质中流体的流线和流网 97

4.7 孔隙介质渗流的损伤破坏准则 99

4.8 孔隙率和渗透系数演化的数学模型 102

4.9 本章小结 106

第5章 流—固耦合损伤有限元程序编制 107

5.1 有效应力应变及损伤影响张量 107

5.1.1 损伤材料的应力—应变关系 107

5.1.2 双标量参数各向同性损伤模型 108

5.1.3 单标量参数的各向同性损伤模型 112

5.2 基本方程 112

5.2.1 应力平衡方程 112

5.2.2 损伤孔隙介质的有效应力 112

5.2.3 变形几何方程 113

5.2.4 渗流力学方程 117

5.2.5 损伤孔隙介质的应力—应变本构方程 119

5.2.6 损伤孔隙介质的演化方程 125

5.2.7 边界条件 127

5.3 有限元方程的建立 129

5.3.1 空间8结点等参元 129

5.3.2 位移和孔压的离散模式 130

5.3.3 Biot固结方程的变分离散格式推导 131

5.3.4 损伤孔隙介质流—固耦合有限元变分与离散 135

5.3.5 损伤孔隙介质流—固耦合有限元方程 137

5.4 有限元方程的求解 141

5.4.1 迭代概述 141

5.4.2 一般原理 141

5.5 程序研制与使用说明 145

5.5.1 编程步骤 145

5.5.2 其他问题 146

5.5.3 程序使用说明 147

5.6 程序验证 149

5.7 本章小结 153

附录：弹塑性塑性矩阵及损伤增量等公式的详细推导 154

第6章 Biot固结损伤有限元在软土路基沉降中的应用 156

6.1 软土路基有限元简化模型 156

6.1.1 损伤固结问题有限元分析 156

6.1.2 有限元模型参数 156

6.2 结果分析 159

6.2.1 单标量和双标量损伤模型计算结果对比分析 159

6.2.2 小变形和有限变形损伤模型计算结果对比分析 170

6.2.3 时间差分格式对Biot固结损伤有限元分析的影响 171

6.2.4 损伤变量与损伤应变能释放率的性态 176

6.2.5 应力曲线和应变曲线 180

6.3 本章小结 183

第7章 结论与展望 185

7.1 本书的主要工作及结论 185

7.1.1 本书的主要工作 185

7.1.2 结论 186

7.2 下一步工作的展望 187

参考文献 188