Modelling the behaviour of sand under strain-controlled loading by the finite element method
Author
Source
Engineering and Technology Journal
Issue
Vol. 26, Issue 02 (28 Feb. 2008), pp.202-227, 26 p.
Publisher
Publication Date
2008-02-28
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
26
Main Subjects
Topics
Abstract AR
تعتبر فحوص الانفعال المسيطر عليه شائعة في مختبرات ميكانيك التربة, يهدف هذا البحث إلى تمثيل كل من فحص الانضغاط ثلاثي المحاور و فحص القص البسيط نظريا بطريقة العناصر المحددة, يتم حل المعادلات اللاخطية بعدة محاولات حيث تعتمد طريقة مصفوفة الصلادة المماسة أو مصفوفة نيوتن-رافسون, إن النموذج المستعمل في هذا البحث هو لنموذج ALTERNAT الذي يشكل المركبة الرئيسية لأنموذج ثنائي التصلب يستعمل لتمثيل السلوك الميكانيكي للرمل تحت تأثير أحمال متغيرة, استعملت طريقة العناصر المحددة في تمثيل سلوك رمل مستدير الحبيبات منتظم من الكوارتز معرض إلى حمل مبزول أحادي تحت تأثير معدل إجهاد ثابت و حمل دوري غير مبزول تحت تأثير حجم ثابت, أجري الفحص الأحادي بتثبيت معدل الإجهاد حيث يتم ضغط النموذج من اتجاه معين و استطالته من الاتجاهين الآخرين بينما يبقى معدل الإجهادات الرئيسية ثابتا و مساويا إلى 137 كيلو باسكال, و قد لوحظ أن إجهاد القمة يحدث عند انفعال صغير جدا (0.122)، و يمكن أن تعزى علاقة الإجهاد-الانفعال هذه إلى استدارة الحبيبات و انتظام أحجامها, أما في الفحوص الدورية فيتم قص النموذج بتكرار انفعال القص مع إبقاء الحجم ثابتا, و بهذه العملية يتم تمثيل فحص دوري غير مبزول فيه الانفعال مسيطر عليه بحالة مماثلة لما يحدث في المختبر, و قد وجد أن معدل الإجهاد خلال القص يكون أعلى من ضغط الانضمام الأولي، و هذا يعني أنه يحدث ضغط ماء سالب في الدورتين الأوليتين, و عند ملاحظة النتائج بدقة يتبين وجود خط يمثل نسبة إجهاد مؤثر أو ما يسمى بخط التمدد الصفري (Zero Dilatancy Line) في كل من منطقتي الضغط و الشد، و يبدأ النموذج بالتمدد خارج هذين الخطين.
Abstract EN
Strain-controlled tests are conventional in soil mechanics laboratories.
It is intended in this paper to simulate both triaxial and simple shear tests theoretically by using the finite element method.
The solution of the nonlinear equations is obtained by several iterations.
The Newton-Rap son with tangent stiffness method in which the stiffness matrices are tangents is adopted.
The model used in this paper is the ALTERNAT model which forms the major component of a double hardening model for the mechanical behavior of sand under alternating loading.
The finite element method is used in simulating the behavior of round uniform quartz sand under monotonic drained loading with constant mean stress and cyclic constant volume loading (untrained).
The monotonic test was conducted with constant mean stress, where the specimen was compressed in one direction and extended in other directions while the mean stress (the average of the principal stresses) is kept constant and equal to 137 kPa.
It is noticed that the peak stress is occurring at very small strain (0.122).
The stress-strain behavior may be attributed to the particle roundness and grain size uniformity.
In the cyclic tests, the specimen is sheared by cycling the shear strain while the volume was kept constant.
By doing this, an untrained strain-controlled cyclic test similar to that typically done in many laboratories is numerically simulated.
It was found that the mean stress during shearing is higher than the initial consolidation pressure.
This implies that only negative pore pressures occur in the first two cycles.
A careful study shows that there exists an effective stress ratio line or zero-militancy line in both compression and extension regions, beyond which the specimen dilates.
American Psychological Association (APA)
Fattah, Muhammad Yusuf. 2008. Modelling the behaviour of sand under strain-controlled loading by the finite element method. Engineering and Technology Journal،Vol. 26, no. 02, pp.202-227.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-52167
Modern Language Association (MLA)
Fattah, Muhammad Yusuf. Modelling the behaviour of sand under strain-controlled loading by the finite element method. Engineering and Technology Journal Vol. 26, no. 02 (2008), pp.202-227.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-52167
American Medical Association (AMA)
Fattah, Muhammad Yusuf. Modelling the behaviour of sand under strain-controlled loading by the finite element method. Engineering and Technology Journal. 2008. Vol. 26, no. 02, pp.202-227.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-52167
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes bibliographical References: p p216-217
Record ID
BIM-52167