基于线性黏弹性模型的冻土动态本构关系

刘志杰　朱志武　谢东海　马　悦

(1.西南交通大学力学与工程学院　四川成都　610031；2.山东城市建设职业学院　山东济南　250103;

3.河海大学力学与材料学院　江苏南京　210098)



基于线性黏弹性模型的冻土动态本构关系

刘志杰1朱志武1谢东海2,3马悦1

(1.西南交通大学力学与工程学院四川成都610031；2.山东城市建设职业学院山东济南250103;

3.河海大学力学与材料学院江苏南京210098)

摘要：为了更好地描述冻土在冲击加载下的动态力学性能及其应力应变关系，将冻土看成是胡克弹簧和Maxwell体的并联组合体，并且引入符合双参数的Weibull分布损伤和Johnson-Cook模型的温度项对所研究的线性黏弹性模型进行了改进。利用分离式霍普金森杆(SHPB)对冻土进行了冲击加载实验，获得了冻土分别在不同温度、相同高应变率以及相同温度、不同高应变率冲击加载下的应力应变曲线，实验表明冻土具有明显的温度效应和应变率效应。对比实验曲线和理论曲线可以看出模型计算结果和实验结果具有很强的一致性，拟合良好，具有较高的工程应用价值。

关键词：冻土冲击霍普金森压杆线性黏弹性

冻土是指温度在0 ℃或0 ℃以下，并含有冰的各种岩石和土壤，它由固体矿物颗粒、黏塑性冰包裹体、未冻水和强结合水以及气态包裹体组成。冻土区别于常规融土的本质特征是冰的存在。值得注意的是，即使土在较低的温度下，仍然有一部分未冻水存在。在特定温度下，冻土在未受力时，未冻水与冰之间处于动态平衡状态，而在受力变形过程中，未冻水含量会发生变化，因此冻土的力学性质远比融土复杂。……