UH模型的热力学解释

admin · 发表于 2023-10-18 09:40:51

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热力学定律是研究能量性质及其转换规律的基本物理定律。其中，热力学第一定律保证了能量在转移和转换过程中的总量保持不变；热力学第二定律则决定了材料在做功过程中一定有耗散能产生。采用热力学理论解决岩土材料等温变形题目，主要从热力学第一定律和第二定律出发，通过建立土体做功过程中的耗散能函数和自由能函数，确定建立弹塑性模型所需的基本要素，即屈服条件、流动规律和硬化定律等。对于已有的岩土材料本构模型和三维化方法都应该满足热力学基本定律。本文在热力学理论框架下首先分析了UH模型三维化方法的合理性。通过引入与塑性剪应变相应的迁移应力，使基于耗散能增量函数建立的岩土材料本构模型能考虑应力诱导各向异性的影响。同时，给出了耗散应力空间应力张量与真实应力张量之间的关系，通过三维耗散应力空间实现了在真实应力空间采用相关联的流动法则计算不同方向的塑性应变。其次，在同一热力学框架下对比分析了已有描述岩土材料应力诱导各向异性方法。变换应力方法中的提出的变换应力空间，与提出的三维耗散应力空间具有等效性，而直接引入强度准则的方法和g(θ)方法都直接在真实应力空间中采用相关联的流动法则计算塑性应变，没有找到相应的满足相关联流动法则的耗散应力空间，不能保证耗散能的非负性。相比修正剑桥模型，UH模型的建模过程仅是在硬化参数的选择上有所不同，在热力学框架下表现为仅是自由能函数不同，而耗散能函数不变，这样就决定了UH模型在耗散应力空间保证耗散能的非负性，同时满足相关联的流动法则。而对于UH模型相应的剪切迁移应力的表达形式，需要在今后做进一步的分析和研究。

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