【摘 要】
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随着我国的城市人口的不断增长,大力开发地下空间已经成为趋势。地下结构在城市交通、空间利用和改变城市面容等多个方面,扮演着的重要角色。同时地下结构的抗震性受到研究学者的广泛关注,由于地下结构与周围土体相互接触,所以土体的受力特性对结构的影响至关重要。地震作用属于动力荷载,研究土体在动力荷载作用下的力学性质是问题的关键,即建立适当地的土动力本构。本文选取几类经典的动力本构模型,分别为Hardin-Dr
【基金项目】
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国家重点研发计划资助,编号:2018YFC1504306； 河南省高等学校青年骨干教师培养计划,编号:2018GGJS018；
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随着我国的城市人口的不断增长,大力开发地下空间已经成为趋势。地下结构在城市交通、空间利用和改变城市面容等多个方面,扮演着的重要角色。同时地下结构的抗震性受到研究学者的广泛关注,由于地下结构与周围土体相互接触,所以土体的受力特性对结构的影响至关重要。地震作用属于动力荷载,研究土体在动力荷载作用下的力学性质是问题的关键,即建立适当地的土动力本构。本文选取几类经典的动力本构模型,分别为Hardin-Drnevich双曲线模型、RambergOsgood模型和Davidenkov模型,将三维状态下的模型加入到Open Sees程序中,并应用于实际工程当中。主要研究内容如下:（1）对现有动力本构模型进行归纳总结,将动力本构模型分类为粘弹性模型和弹塑性模型,总结了两个种类模型的研究现状。选用非线性动力本构中的Hardin-Drnevich双曲线模型、Ramberg-Osgood模型和Davidenkov模型,三种模型均是由Masing法则构造得出,能较为真实的反映出土体的力学特性,作为添加到Open Sees程序中的动力本构。（2）介绍了动应力本构模型的基本理论,首先介绍了动应力-应变关系的力学模型,分别为弹性元件、塑性元件和粘性元件。土体一般视为粘弹性体,是弹性元件和塑性元件的组合。将一维状态下的Hardin-Drnevich双曲线模型、Ramberg-Osgood模型和Davidenkov模型扩展到三维状态,采用八面体应力应变来描述模型的动应力-应变关系,用增量形式的八面体应变来体现动力本构模型的正负性。最后给出了动力本构模型程序实现的流程。（3）对有限元软件OpenSees进行了介绍,其中详细介绍了OpenSees程序的基本框架。梳理了Open Sees程序中动力非线性分析流程,进行了详细介绍并绘制出动力分析流程图。说明了Open Sees程序的可扩展性,介绍了添加材料的方法,在Open Sees程序中实现了三维状态下的Hardin-Drnevich双曲线模型、Ramberg-Osgood模型和Davidenkov模型的二次开发,并验证了模型的正确性。（4）结合动三轴试验数据与二次开发的Davidenkov动本构模型数值模拟进行对比,证明了加入模型的可靠性,扩展了Open Sees程序的实用范围。
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