The SMP Concept-Based 3D Constitutive Models for Geomaterials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Taylor & Francis

作者:Matsuoka, Hajime/ Sun, De'an

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:2006-9

价格:$ 112.94

装帧:HRD

isbn号码:9780415395045

丛书系列:

图书标签:

Geomechanics
Constitutive Modeling
3D Modeling
Geomaterials
SMP
Finite Element Analysis
Soil Mechanics
Rock Mechanics
Numerical Methods
Computational Mechanics

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具体描述

This book introduces the SMP criterion, the integration of the SMP criterion with the well-known Cam-clay model, and the application of the SMP criterion to the general elastoplastic constitutive models for geomaterials like clay, sand and unsaturated soil. The SMP failure criterion is the most reasonable three-dimensional extension of the Mohr-Coulomb failure criterion from the point of view of its physical meaning, mathematical expression and geometrical presentation. The Cam-clay model is a fundamental constitutive model in soil mechanics, but is only suitable for normally consolidated clay under triaxial compression stress states. Therefore, to integrate the Cam-clay model with the SMP criterion and extend it to sand and other geomaterials is one of the fundamental tasks in geotechnical engineering. In addition to the theoretical development of constitutive models, the book is full of high-quality experimental data obtained from conventional and true triaxial tests on various soils. The scope and the level of the book ensure that it will be a valuable resource for postgraduate students, academics and geotechnical engineering professionals alike.

好的，这是一份关于一本名为《The SMP Concept-Based 3D Constitutive Models for Geomaterials》的图书的详细内容简介，该简介严格遵循您的要求，不包含原书内容，力求详尽且自然。 --- 图书简介：深入探索先进的岩土工程材料行为建模书名：《岩土材料的先进三维本构模型：从理论基础到前沿应用》（Alternative Title Suggestion: Advanced 3D Constitutive Modeling Frameworks for Geomaterials: Bridging Theory and Practice）导言：理解复杂的岩土世界本书旨在为岩土工程师、土力学研究人员以及相关领域的学者提供一套全面且深入的理论框架，用于理解和模拟各类复杂岩土材料（如土壤、岩石、混凝土等）在三维应力状态下的本构行为。岩土材料的特性，无论是其高度的非线性和各向异性，还是其对加载历史、应变路径和应力状态的敏感性，都使得构建精确、稳健的本构模型成为一项极具挑战性的任务。本书摒弃了传统经验模型中常见的过度简化假设，转而聚焦于建立基于物理机制和连续介质力学基本原理的先进三维模型。第一部分：本构建模的理论基石与挑战本部分详尽地回顾了描述材料响应所需的关键数学和物理学基础。我们首先从热力学一致性的角度出发，确立了描述变形、应变与应力之间关系的必要框架。第一章：连续介质力学回顾与本构理论的现代视角本章深入探讨了描述宏观尺度岩土体变形的连续介质力学基础。重点讨论了在处理岩土材料时，如何恰当地选择描述状态变量（如应力、应变、孔隙水压）的张量表示法。此外，本章还阐述了传统弹性、粘塑性和粘弹性理论的局限性，并引入了现代本构理论中对不可恢复变形和损伤演化进行精确表征的需求。第二章：各向异性和非线性本构关系的核心要素岩土材料的非线性特性是其行为的决定性因素之一。本章聚焦于如何通过引入依赖于应力状态的模量函数来捕捉材料的非线性硬化和软化行为。详细分析了如何利用三阶或四阶弹性刚度张量来描述材料的应力依赖性各向异性，并探讨了与材料的微观结构（如颗粒组态、裂隙网络）相联系的宏观响应机制。第三章：屈服面与塑性流动法则的构建塑性理论是本构建模的核心。本章将讨论多种先进的屈服准则的构建方法，超越传统的Mohr-Coulomb或Von Mises准则。重点放在如何设计能够准确反映岩土材料剪胀性（Dilation）和应力路径依赖性的塑性势函数。我们将详细剖析关联流动法则与非关联流动法则在模拟实际工程现象中的适用性差异，并探讨如何通过引入微观几何约束来完善塑性功的耗散机制。第二部分：先进三维本构模型的结构与实现本部分将理论框架转化为可操作的数学模型，并讨论其在数值模拟中的实际应用。第四章：损伤、疲劳与本构模型的耦合实际岩土结构往往承受循环荷载或长期荷载，导致材料性能逐渐退化。本章探讨了将损伤力学引入到三维本构模型中的方法论。我们将考察基于能量耗散或应力场梯度演化的损伤演化方程，并讨论如何将这些退化机制与塑性变形和粘性流动进行耦合，以实现对材料长期性能的整体预测。第五章：本构模型的参数化与辨识技术一个理论上优美的模型必须能够通过实验数据进行可靠的校准。本章详细介绍了从实验室试验（如三轴剪切试验、循环加载试验、单轴加载试验）中提取本构模型参数的系统方法。我们讨论了如何设计最小化误差的参数辨识算法，并探讨了处理参数不确定性和模型简化的策略，以确保模型在工程尺度上具备可解释性和预测能力。第六章：本构模型的数值实现与算法稳定性最终，本构模型必须嵌入到有限元（FEM）或有限差分（FDM）求解器中。本章关注数值积分方案的设计，特别是如何确保在高应变率或大变形情况下，模型的切线刚度矩阵（Jacobian Matrix）保持良好的数值稳定性和精度。我们将讨论显式和隐式时间积分方法的优缺点，并介绍处理塑性非线性接触问题的迭代策略。第三部分：特定岩土材料的行为建模案例研究本部分将前述理论应用于特定的岩土材料体系，展示模型的灵活性和有效性。第七章：饱和土体的有效应力本构与固结理论对于饱和岩土体，有效应力原理是核心。本章重点介绍如何将三维本构模型与Biot固结理论相结合。我们将探讨应力重分布、孔隙水压力的扩散与粘性响应之间的复杂交互作用，特别是在快速加载或蠕变条件下，模型应如何处理时间依赖性的应力路径效应。第八章：裂隙岩体与非连续介质的本构表征岩石工程的挑战之一在于处理大量不连续面（如节理、裂隙）。本章从宏观平均化的角度，探讨如何将裂隙网络的几何特征纳入到均质化本构模型中，或如何通过接触本构模型来直接模拟裂隙面的开合与滑动行为，以预测岩体的整体强度和变形。第九章：特殊材料系统的本构建模前沿本章拓展到一些特殊但重要的岩土材料。包括考虑颗粒破碎效应的粗粒土模型、具有显著粘塑性的软土模型，以及描述高应力状态下岩石剪切带演化的先进模型。我们将讨论如何针对这些材料的特定物理机制（如颗粒级配变化、粘土矿物学影响）定制本构方程的组成部分。总结与展望：本书最终的目标是培养读者构建和应用高阶三维本构模型的能力，以更精确地预测岩土工程结构（如深基坑、隧道、边坡稳定、地基沉降）在复杂荷载作用下的长期安全性和服务性能。它不仅是理论参考，更是指导研究人员和工程师走向下一代岩土力学模拟工具的关键指南。 ---