MATLAB实现Drucker-Prager土壤塑性模型与模拟分析系统

资 源 简 介

本项目完整实现了Drucker-Prager土壤塑性本构模型，用于模拟地质材料在复杂应力下的弹塑性响应，涵盖屈服面、塑性流动和硬化规律分析，为岩土工程提供高效MATLAB计算工具。

详 情 说 明

基于MATLAB的Drucker-Prager土壤塑性模型实现与模拟分析系统

项目介绍

本项目在MATLAB环境中完整实现了Drucker-Prager土壤塑性本构模型。该模型专门用于精确模拟土壤等地质材料在复杂应力状态下的弹塑性力学行为，包括屈服面计算、塑性流动规则、硬化/软化规律等核心特征。系统能够模拟土壤在不同加载路径下的应力-应变响应，为岩土工程数值分析和材料力学行为研究提供可靠的数值模拟工具。

功能特性

• 完整的本构模型实现：涵盖Drucker-Prager屈服准则、相关联与非相关联流动法则
• 先进的应力积分算法：采用显式/隐式返回映射算法，确保计算精度和稳定性
• 高效的非线性求解：基于牛顿-拉夫逊迭代法求解塑性一致性条件
• 多场景模拟能力：支持三轴压缩、平面应变等典型试验条件的模拟分析
• 全面的结果输出：提供应力应变响应曲线、屈服面演化轨迹、塑性状态参数等丰富数据
• 收敛性监控：实时跟踪迭代过程，提供计算稳定性评估指标

使用方法

基本参数设置

% 材料参数定义 材料.内摩擦角 = 30; % 单位：度 材料.凝聚力 = 10; % 单位：kPa 材料.剪胀角 = 15; % 单位：度 材料.弹性模量 = 10000; % 单位：kPa 材料.泊松比 = 0.3;

% 加载条件配置 加载.初始应力 = [0, 0, 0, 0, 0, 0]'; % 初始应力状态 加载.应变增量 = 0.001; % 应变增量步长 加载.总步数 = 100; % 加载步数

执行模拟分析

运行主程序开始计算分析，系统将自动完成：

• 材料参数验证与初始化
• 逐步加载过程模拟
• 弹塑性状态判断与应力更新
• 结果数据收集与可视化

结果查看

程序执行完毕后将生成：

• 偏应力-轴向应变关系曲线
• 体积应变-轴向应变关系曲线
• 应力空间中的屈服面演化轨迹
• 详细的塑性状态参数输出

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：MATLAB基础模块
• 推荐配置：4GB以上内存，支持双精度浮点运算

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，具体实现了材料参数初始化、应力应变状态管理、弹塑性本构关系计算、返回映射算法执行、非线性方程组迭代求解、结果数据输出与可视化展示等完整分析流程。该文件通过协调各计算模块的协同工作，确保模型能够准确模拟土壤在不同加载条件下的力学响应，并实时监控计算过程的收敛性与稳定性。