概要 - ホーク・ブラウン基準の超弾性性質

タイトル
ホーク・ブラウン基準の超弾性性質

時間
2025-07-21 17:20:41

著者
{"Ilaria Fontana","Goustan Bacquaert","Daniele A. Di Pietro","Kyrylo Kazymyrenko"}

カテゴリ
{physics.app-ph,cs.CE,physics.class-ph}

リンク
http://arxiv.org/abs/2507.15813v1

PDF リンク
http://arxiv.org/pdf/2507.15813v1

概要

この論文は、岩石、コンクリート、土などの地質材料における古典的な完全塑性挙動に非线性超弾性の影響を調査しています。著者らは、超弾性を基本特性として取り入れた非線形弾塑性モデルを提案し、ホーク・ブラウン基準に似た二次的な収束基準を導出しました。 モデルは一般標準材料（GSM）枠組み内で構成され、材料の挙動を記述するためのヘルムホルツ自由エネルギー関数を使用しています。著者らは、等方弾性係数を総応力とする関数として定義することで非線形超弾性を導入し、非線形の応力-応変関係を生成しました。この非線形挙動は、応力空間における収束基準の形状に影響を与えずにモデルに組み込まれました。 論文の主要な発見は、ホーク・ブラウン型の二次的な収束基準が、双曲線弾性を利用してドルッカー・プラーガー収束基準を持つ線形弾塑性モデルから構築できることです。この変換は、等方弾性係数を応変のトレースの双曲線関数として設定することで達成されます。 提案されたモデルは、水圧試験、三軸試験（単一圧縮と循環）、単軸圧縮試験など、さまざまな試験例を使用して分析されました。結果は、モデルが循環荷重中の拡散適応や飽和などの重要な現象を捉えることができることを示しました。著者らはまた、提案された非線形モデルと線形弾塑性モデルを比較し、非線形モデルが実験データにより良いフィットを提供することを示しました。 最後に、著者らは提案されたモデルの数値適用性を示すための有限要素法シミュレーションの例を提供しました。シミュレーション結果は、モデルが複雑な荷重条件における材料の挙動を正確に予測できることを示しました。 全体として、この論文は古典的な完全塑性枠組みに非线性超弾性を取り入れることで地質材料の機械挙動をモデル化する新しいアプローチを提供しています。提案されたモデルは、地質工学および土木工学の分析の精度を向上させる可能性があります。


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