FLAC3D岩土软件本构模型
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德鲁克-布拉格; 摩尔-库伦; 单一节理; 应变硬化-软化; 双屈服; 修正剑桥粘土; 霍克-布朗
1. 所有模型都由屈服函数，硬化/软化函数，和流动准则描述; 2. 塑性流动基于塑性理论，即总应变可以分解为弹性分量和塑性分量，只
有弹性应变分量根据弹性定律引起应力增加。而且，弹性和塑性分量与 主应力同轴; 3. 德鲁克-布拉格，摩尔-库伦，单一节理, 应变硬化-软化模型使用剪切屈 服函数和非相关联流动法则; 4. 德鲁克-布拉格，摩尔-库伦，单一节理, 应变硬化-软化模型另外还定义 了拉伸强度准则及其相关流动法则; 5. 所有模型都使用有效应力描述; 6. 双屈服和修正剑桥粘土考虑了体积改变对材料可变形性和体积变形的影 响; 7. 霍克-布朗包含非线性破坏面，随围压改变的塑性流动法则.
描述均质岩体的强度极限. 该模型的塑性流动法则是围压
的函数.
CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY
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第 五 章 本构模型
一般性考虑 — 选择本构模型及参数
本构模型类型 零模型
各向同性弹性模型
横观各向同性弹性模型 德鲁克-普拉格塑性模型
摩尔-库仑塑性模型 节理化塑性模型 应变硬化/软化摩尔-库仑 模型 双线性应变强化/软化节 理化塑性模型 双屈服塑性模型 修正的剑桥粘土模型 霍克-布朗模型
代表性的材料类型 挖空区
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水力回填材料
位于粘土中的岩土工程 位于岩石中的岩土工程
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本构模型的选择
Model <关键字> range
model mohr
model null range x=2,4 y=2,6 z=5,10 Prop <关键字1> <关键字2> <关键字3>
prop bulk = 1e8 shear = 0.3e8 fric = 35 prop coh = 1e10 tens = 1e10 。 注意：（1） 材料的本构模型必须先定义，以便绘图或显示材料参数。（2）如 果材料参数关键字与本构模型不协调，则弹出警告信息，提示用户接受了不需要 的材料参数值；（3）本构模型需要的材料参数没有指定时，系统使用默认值， 除非另外指定，默认值为0
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通用的岩土力学模型(如边坡稳定问题和地下开挖)
具有强度各向异性的薄板层 状材料（如板岩）
具有非线性硬化和软化行为 的粒状散体材料
具有非线性强化和软化行为 的薄板层状材料
紧密沉积层开挖 用于研究薄板层状材料破坏后力学行为
压应力可以引起不可恢复的 体积缩小的低粘结性的粒状 散体材料
可塑性和剪切强度是体积变 化的函数的材料 各向同性岩石材料
应用实例 洞穴，开挖和将要回填的区域
均匀各向同性连续体材料， 具有线形应力应变行为的材 料 具有弹性各向异性力学行为
的薄板层状材料(如板岩)
应用有限;内摩擦角低的软土
处于强度极限下的人工材料（如钢材） ，安全系数法计算 加载不超过强度极限的薄板层状材料 常用于和隐式有限元程序进行比较
松散状和粘结状粒状散体材 料：土体、岩石、混凝土
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弹性本构模型
零模型 — 所有的应力均为零: 模拟挖空区 弹性模型 — 各向同性，线性 各项异性 — 弹性，假定单元为横观各项异性
g
b
y b
f
x
-b 面为对称面. , b 轴与 x, y轴呈任意角度
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塑性本构模型
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德鲁克-布拉格 带有非相关流动法则的弹 性/塑性模型:剪切屈服应力是平均应力的函数
t A
kf
B
ft=0Biblioteka Csstkf /qf
德鲁克-布拉格 破坏准则
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摩尔-库仑 带有非相关流动法则的弹性/塑性模型: 根据 最大及最小主应力进行判断
s3
ft=0
B
C
c
2c
st tanf
A
Nf
s1
FLAC中的摩尔-库仑破坏准则
t
(常应力 sn)
坡度 = G
g
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霍克-布朗模型
非线性破坏面是一个经验公式, 用来
1. 所有模型都由屈服函数，硬化/软化函数，和流动准则描述; 2. 塑性流动基于塑性理论，即总应变可以分解为弹性分量和塑性分量，只
有弹性应变分量根据弹性定律引起应力增加。而且，弹性和塑性分量与 主应力同轴; 3. 德鲁克-布拉格，摩尔-库伦，单一节理, 应变硬化-软化模型使用剪切屈 服函数和非相关联流动法则; 4. 德鲁克-布拉格，摩尔-库伦，单一节理, 应变硬化-软化模型另外还定义 了拉伸强度准则及其相关流动法则; 5. 所有模型都使用有效应力描述; 6. 双屈服和修正剑桥粘土考虑了体积改变对材料可变形性和体积变形的影 响; 7. 霍克-布朗包含非线性破坏面，随围压改变的塑性流动法则.
描述均质岩体的强度极限. 该模型的塑性流动法则是围压
的函数.
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第 五 章 本构模型
一般性考虑 — 选择本构模型及参数
本构模型类型 零模型
各向同性弹性模型
横观各向同性弹性模型 德鲁克-普拉格塑性模型
摩尔-库仑塑性模型 节理化塑性模型 应变硬化/软化摩尔-库仑 模型 双线性应变强化/软化节 理化塑性模型 双屈服塑性模型 修正的剑桥粘土模型 霍克-布朗模型
代表性的材料类型 挖空区
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水力回填材料
位于粘土中的岩土工程 位于岩石中的岩土工程
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本构模型的选择
Model <关键字> range
model mohr
model null range x=2,4 y=2,6 z=5,10 Prop <关键字1> <关键字2> <关键字3>
prop bulk = 1e8 shear = 0.3e8 fric = 35 prop coh = 1e10 tens = 1e10 。 注意：（1） 材料的本构模型必须先定义，以便绘图或显示材料参数。（2）如 果材料参数关键字与本构模型不协调，则弹出警告信息，提示用户接受了不需要 的材料参数值；（3）本构模型需要的材料参数没有指定时，系统使用默认值， 除非另外指定，默认值为0
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通用的岩土力学模型(如边坡稳定问题和地下开挖)
具有强度各向异性的薄板层 状材料（如板岩）
具有非线性硬化和软化行为 的粒状散体材料
具有非线性强化和软化行为 的薄板层状材料
紧密沉积层开挖 用于研究薄板层状材料破坏后力学行为
压应力可以引起不可恢复的 体积缩小的低粘结性的粒状 散体材料
可塑性和剪切强度是体积变 化的函数的材料 各向同性岩石材料
应用实例 洞穴，开挖和将要回填的区域
均匀各向同性连续体材料， 具有线形应力应变行为的材 料 具有弹性各向异性力学行为
的薄板层状材料(如板岩)
应用有限;内摩擦角低的软土
处于强度极限下的人工材料（如钢材） ，安全系数法计算 加载不超过强度极限的薄板层状材料 常用于和隐式有限元程序进行比较
松散状和粘结状粒状散体材 料：土体、岩石、混凝土
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弹性本构模型
零模型 — 所有的应力均为零: 模拟挖空区 弹性模型 — 各向同性，线性 各项异性 — 弹性，假定单元为横观各项异性
g
b
y b
f
x
-b 面为对称面. , b 轴与 x, y轴呈任意角度
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塑性本构模型
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德鲁克-布拉格 带有非相关流动法则的弹 性/塑性模型:剪切屈服应力是平均应力的函数
t A
kf
B
ft=0Biblioteka Csstkf /qf
德鲁克-布拉格 破坏准则
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摩尔-库仑 带有非相关流动法则的弹性/塑性模型: 根据 最大及最小主应力进行判断
s3
ft=0
B
C
c
2c
st tanf
A
Nf
s1
FLAC中的摩尔-库仑破坏准则
t
(常应力 sn)
坡度 = G
g
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霍克-布朗模型
非线性破坏面是一个经验公式, 用来