道路工程中常用材料的本构模型

4.1　道路工程中常用材料的本构模型

在传统的道路工程（包含部分岩土工程）设计计算方法中，材料模型一般采用线弹性模型。由于线弹性模型中没有定义材料的黏性和塑性部分，进而无法真实地模拟沥青路面结构中沥青层的车辙问题、软土地基的固结沉降问题等。

ABAQUS软件中包含了丰富的材料模型，例如：

（1）弹性模型

线弹性模型，可以定义材料的模量、泊松比等弹性特性；

正交各向异性弹性模型，具有多种典型失效理论，用于复合材料结构分析；

多孔弹性模型，用于模拟土壤和可挤压泡沫的弹性行为；

亚弹性，可以考虑应变对模量的影响；

超弹性，可以模拟橡胶类材料的大应变影响；

黏弹性，时域和频域的黏弹性材料模型。

（2）塑性模型

扩展Drucker－Prager模型，适合于沙土等粒状材料的不相关流动的模拟；

Capped Drucker－Prager模型，适合于地质、隧道挖掘等领域；

Cam－Clay模型，适合于黏土类材料的模拟；

Mohr－Coulomb塑性模型，这种模型与Capped Druker－Prager模型类似，但可以考虑不光滑小表面情况；

混凝土材料模型，这种模型包含了混凝土弹塑性破坏理论；

渗透性材料模型，提供了依赖于孔隙比率、饱和度和流速的各向同性和各向异性材料的渗透性模型。

这些经典材料模型为解决道路工程（或岩土工程）中常见问题提供了有利条件。但道路工程（或岩土工程）中某些材料特性，如沥青混合料的修正Burgers模型、级配碎石材料的k－θ模型和土的Duncan－Chang模型等，这些材料模型并没有包含在ABAQUS软件中。为弥补这些不足，ABAQUS软件为用户提供了用户自定义材料模型的子程序接口UMAT（User－Defined Material Mechanical Behavior），方便用户添加自己需要的材料本构模型。