● 摘要
复杂应力状态在自然界和工程中广泛存在，材料在复杂应力状态下的变形和强度是一个普遍问题。基于各国学者已取得的多种材料的强度试验结果，系统研究了各种材料强度的基本特性，提出了广义非线性强度理论，并给出变换应力的应用方法。研究土在复杂应力路径下的变形问题时，提出土在充分接近的两条加载应力路径下所产生的变形基本相等的观点，以此为基础建立了土的应力路径本构模型，通过定义一个新的加卸载准则将模型扩展用于循环加载条件，并且模型可较合理地模拟试验结果。论文的主要成果是：一个理论，即广义非线性强度理论；一个模型，即土的应力路径本构模型。广义非线性强度理论：基本特点是 (1)具有统一的表达式，较少的参数(4个)，参数都具有明确的物理意义。(2)可反映土、岩石和混凝土等材料的基本强度特性。如，不同的抗拉、抗压强度；静水压力效应；中主应力效应；内聚力效应等。(3)能将著名的强度理论(SMP、Mises准则等)作为特例包含在内。(4)能合理描述各国学者得出的多种材料的强度试验结果。(5)在主应力空间能形成连续光滑的破坏面，采用变换应力方法可方便地与弹塑性本构模型结合用于数值计算。广义非线性强度理论因其具有较强的功能和重要的理论意义，将具有较好的应用前景。一方面作为破坏准则，可用于多种材料，如土、岩石和混凝土等。另一方面作为屈服准则，研究土、混凝土等材料的变形特性，形成连续光滑的屈服面，可方便地用于弹塑性本构模型。土的应力路径本构模型：以砂土为研究对象，以简单实用为出发点，建立了一个可以考虑土应力路径影响的本构模型，主要目的是把它作为解决实际工程问题的工具，因此简单是首要的；第二个主要要求是它能反映土的基本物理力学过程，特别是描述土性状的参数应具有明确的物理意义。土的应力路径本构模型的特点是 (1)模型简单，共有8个材料参数。对于正常固结土，只需5个参数即可，并且参数均可由常规的试验方法确定。(2)模型可反映砂土的主要变形特性。如，应力-应变曲线的非线性、压硬性、剪胀性、中主应力对强度和变形的影响等。(3)模型可较合理地考虑应力路径对变形的影响。(4)模型不仅适用于一次加载，通过定义的两个应力状态参量 和 给出的加卸载准则，模型可用于循环加载应力路径。(5)模型可简化用于粘土，并将修正剑桥模型作为特例包含在内，进而反映土的临界状态。(6)在已建立的广义非线性强度理论的框架内，结合变换应力三维化方法，模型可合理地用于三维应力状态。土的应力路径相关性是土的基本力学特性，本文提出的应力路径本构模型可较好地描述土变形与应力路径的依赖性，并得到试验结果的证实。 附录为土体平面应变条件下的主应力关系。