基本介紹
- 中文名：循環軟化
- 外文名：cyclic softening
- 定義：材料變形抗力減小而應變增加現象
- 相關辭彙：循環硬化
- 循環回響描述：應力-時間曲線和應變-時間曲線
- 套用：研究軟土動力特性
基本概念,考慮循環軟化特性的飽和軟土彈塑性本構關係,描述循環軟化特性模型的基本關係,循環軟化關係,水泥土複合土循環軟化現象試驗研究,
基本概念
在低周疲勞的循環載入初期，材料對循環載入的回響是一個由不穩定向穩定過渡的過程。此過程可分別用應力控制下的應變-時間曲線和應變控制下的應力-時間曲線描述。循環硬化是材料在循環過程中變形抗力不斷提高、應變逐漸減小的現象。循環軟化則是材料在循環過程中變形抗力不斷減小而應變逐漸增加的現象。
考慮循環軟化特性的飽和軟土彈塑性本構關係
深水能源的開發已成為中國海洋發展戰略的關鍵。深水環境中，用於支撐海洋平台的各類錨固基礎一般需建在海底軟弱黏土地基上，因此，研究風、浪等循環荷載作用下軟黏土地基的工作性狀顯得尤為重要。大量研究表明，循環荷載作用下軟黏土發生剛度軟化並導致強度降低，且軟化程度與循環次數、循環應力水平、初始偏應力等有關，並受超固結比、主應力方向、應變速率、振動頻率等多種因素的影響。土動力試驗結果表明：循環應力作用下，軟土軟化特性表現為隨循環次數增加，應力-應變滯回曲線的剪下模量逐漸減小，循環變形逐漸增大，當存在初始靜偏應力時，還伴隨著塑性應變的累積。
描述循環軟化特性模型的基本關係
描述循環軟化特性模型的基本關係主要包括：（1）描述土破壞的邊界面方程；（2）考慮循環軟化與滯回特性的硬化模量演化規則；（3）描述剛度弱化特性的循環軟化關係；（4）增量彈塑性應力-應變關係。
循環軟化關係
靜偏應力與循環偏應力共同作用下的軟土試驗結果表明，當循環應力不發生應力反向時，土的剛度軟化現象並不明顯；否則，土將產生明顯的剛度軟化現象。且循環應力相對於靜偏應力比值越大，應力反向越明顯，軟化現象也就越嚴重。上述軟化關係的引入主要為反應有應力反向時土體剛度軟化特性。
水泥土複合土循環軟化現象試驗研究
在荷載的作用下，基體和增強體之間呈現出遠比天然地基複雜的相互作用。對水泥土樁複合地基的工作機理，目前還沒有統一的認識，對於水泥土的動力特性的研究更少。循環荷載作用下，飽和軟粘土將產生剛度軟化現象，循環軟化特性是研究軟土動力特性的一個重要指標。水泥土是否也具有軟化現象，各影響因素對循環軟化的影響程度如何，是目前國內外學者研究尚少的一個重要問題。
（1）隨著應變的增加，水泥土複合土動彈模量逐漸減小，說明水泥土也同樣存在軟化現象。摻入水泥後的土樣的動力特性有了很大程度的改善，隨著水泥摻入比的增加，複合土樣動彈模量增加。循環應力的大小對動彈模量-應變關係曲線影響並不顯著；
（2）隨著循環次數增加，軟化指數逐漸減少，複合土體軟化程度提高。隨著循環應力的增加，在相同的循環次數下，軟化指數逐漸減少；
（3）對應於相同的循環次數與循環應力，隨著水泥摻入比的增加土體的軟化指數增加，這證明水泥摻入比的增加將顯著提高複合土體的強度。對於水泥土複合土樣，軟化指數與N之間表現為明顯的線性關係。
