MIDAS GTS NX土工试验助手与其应用

   在土力学课本中，提到对砂土进行不同围压下的三轴实验，从而得到对应的偏应力(σ1-σ3)-轴向应变(ε₁)-体积应变（ε_v）曲线，怎么在软件中体现这种规律？

图1 土力学课本中对于砂土三轴试验的曲线描述

在MIDAS GTS2017以及之后的版本中，新增了土工试验助手功能，此功能可以帮助我们理解本构参数的合理性以及不同本构之间的差异。

以摩尔库伦本构为例子，建立砂土的材料，参数如下：

打开土工试验助手，选择对应的方法（可以选择三轴试验，固结仪试验等），这里的初始应力即围压，设置围压=100kPa，200Kpa，300Kpa时的工况进行分析对比。

图2 不同围压模型设置

在分析完毕之后，可以查看在不同围压工况下的曲线结果，勾选不同围压下|σ1-σ3| vs ε_zz结果，可以看到其应力应变结果，因为摩尔库伦本构是理想弹塑性本构，因此是由一段上升段与水平段组成。勾选ε_v vs ε_zz可以看到体积应变随着轴向应变的变化结果，与土力学课本中的曲线匹配。

图3 不同围压下|σ1-σ3| vs ε_zz结果

图4 不同围压下ε_v vs ε_zz结果

除了查看上述结果外，也可以去看不同围压下莫尔圆曲线，主应力曲线，P-Q曲线等，也可以在分析之前自定义想要的曲线结果。

图5 莫尔圆

图6 自定义输出结果

了解了土工试验助手的功能，可以得到不同本构下的数据对比，以及查看我们在模型中给出的参数是不是合理，理解本构中的加载卸载规律。当然，我们也需要知道不同类型地层适用的本构，比如砂土可以用硬化土模拟，淤泥可以用软土本构模拟，岩石采用摩尔库伦模拟，最终在土工试验助手中查看其在对应围压下的加载或者卸载效应。

图7 不同本构下的应力应变曲线

图8 修正摩尔库伦本构的加卸载曲线