饱和砂土在循环加载条件下或者复杂应力路径下展现出复杂的变形特性,在高围压下还表现出颗粒破碎效应,而颗粒破碎现象对于饱和砂土应力应变关系的影响体现在体积压缩特性以及特征状态应力比和峰值应力比方面。主要进行了三方面的研究工作:(1)分析比较了三维化方法在动力模型上的适用性,以Zhang的模型为例,采用变换应力方法较g(θ)方法修正动力模型更合理。(2)在已提出的超固结土UH模型基础上,将静力模型发展为饱和砂土的动力UH模型,并开发了Umat子程序,将动力UH模型嵌入到有限元软件中。(3)基于高围压下的颗粒破碎现象以及循环加载下的复杂变形特性,提出了能考虑破碎效应的动力UH模型。动力模型的三维化:分析比较了几种三维化方法在修正弹塑性模型上的适用情况。若采用SMP准则与修正剑桥模型直接相结合的方法,则会导致三轴伸长路径下屈服面的最低点与临界状态不重合,会造成临界状态条件下负塑性体变增量的错误结果。而若采用g(θ)方法对初始各向异性模型进行三维化,则会导致p-q坐标系中三轴伸长下的屈服面不连续问题。采用变换应力方法则可以避免出现上述问题,以Zhang的动力弹塑性模型为例,采用变换应力方法对该模型进行三维化前、后的结果与试验结果进行了对比,结果表明,三维化后的模型的预测结果更符合试验规律。由此证明了变换应力方法可合理的对动力弹塑性本构模型实现三维化。土的动力UH模型:以饱和砂土为研究对象,通过分析饱和砂土在动力循环荷载下的应力应变关系,以超固结土UH模型为基础,将其发展为针对砂土的动力本构模型。具体做法有三点:(1)改变屈服面椭圆长短轴之比,将比值定义为反映应力诱导各向异性转轴的函数;(2)引入旋转硬化规则,用来反映应力诱导各向异性;(3)建立一个与旋转硬化规则以及临界状态特性相协调的统一硬化参数。模型预测结果表明,所提动力模型可简单、有效的用于砂土在动力荷载下应力应变关系的模拟。采用变换应力方法实现模型的三维化。最后将所提动力UH模型嵌入到有限元软件中,单元以及三维地基的动力加载模拟结果表明,动力UH模型可方便的应用于岩土工程实践中。颗粒破碎动力UH模型:基于粒状材料在高围压下的破碎现象以及循环荷载下的动应力应变关系,在已发展的考虑颗粒破碎效应的静力UH模型基础上,采用变换应力方法,将原模型拓展为适用于无黏性土的颗粒破碎动力UH模型。具体做法有三点:(1)针对静力模型中屈服面形状随当前应力状态变化而改变的现状,采取含有p变换的变换应力方法,将原真实应力空间中变化的屈服面变换为变换应力空间中的椭圆屈服面;(2)采用旋转硬化规则,在变换应力空间中椭圆的位置以及形状由旋转轴来确定,并建立了一并考虑等向硬化以及旋转硬化的混合硬化参数;(3)在变换应力空间中,参考屈服面与当前屈服面之间通过应力比参数R来建立联系。所提模型能够根据粒状材料当前压力与密度来确定参数。模型可考虑粒状材料大范围围压下的动本构关系,模型参数较少,具有较强的实用性。