προσομοίωση της τριαξονικής δοκιμής με τη Μέθοδο των Διακριτών Στοιχείων

Transcript

1 Τριαξονική Επιρροή δοκιμή μικροπαραμέτρων Αντοχή Γωνία διαστολικότητας στην Γωνία εσωτερικής τριβής Κρίσιμη γωνία τριβής Κορυφαία γωνία τριβής Δυστμησία Ξηρά μη συνεκτικά εδάφη Μικροδομή Τριαξονική δοκιμή Αντοχή Γωνία διαστολικότητας Γωνία εσωτερικής τριβής Κρίσιμη Γεώργιος γωνία τριβής Μυλωνάκης Κορυφαία γωνία τριβής Δυστμησία Κωνσταντίνος Ξηρά μη συνεκτικά Ν. Θωμάς εδάφη Μικροδομή Τριαξονική δοκιμή Αντοχή Γωνία διαστολικότητας Γωνία εσωτερικής τριβής Κρίσιμη γωνία τριβής Πανεπιστήμιο Πατρών, Τμήμα Πολ. Μηχανικών, Κορυφαία γωνία τριβής Δυστμησία Ξηρά μη Εργαστήριο Γεωτεχνικής Μηχανικής συνεκτικά εδάφη Μικροδομή Τριαξονική δοκιμή Αντοχή Γωνία διαστολικότητας Γωνία εσωτερικής τριβής 7 ο Πανελλήνιο Κρίσιμη γωνία Συνέδριο τριβής Γεωτεχνικής Κορυφαία Μηχανικής γωνία τριβής Δυστμησία Ξηρά μη συνεκτικά Αθήνα 2014 εδάφη Μικροδομή προσομοίωση της τριαξονικής δοκιμής με τη Μέθοδο των Διακριτών Στοιχείων

2 Τριαξονική Δοκιμή

3 Μέθοδος Διακριτών Στοιχείων Cundall (1971, 1974) Προβλήματα Βραχομηχανικής Cundall, Strack (1979) Γενίκευση για κοκκώδη υλικά

4 Μέθοδος Διακριτών Στοιχείων στοιχεία θεωρίας Θεώρηση απαραμόρφωτων σωματιδίων Εφαρμογή Νόμων του Νεύτωνα Εύρεση μεταφορικής και περιστροφικής κίνησης σωματιδίων Αλληλοεπικάλυψη σωματιδίων Ανάπτυξη δυνάμεων αλληλεπίδρασης. Μικρός βηματικός χρόνος Επαναληπτικός κύκλος υπολογισμών

5 Μέθοδος Διακριτών Στοιχείων υπολογιστικός κύκλος Υπολογισμός σχετικών ταχυτήτων Υπολογισμός σχετικών μετακινήσεων Υπολογισμός δυνάμεων αλληλεπίδρασης Εφαρμογή νόμων Νεύτωνα. Υπολογισμος επιταχύνσεων Υπολογισμός νέων ταχυτήτων Υπολογισμός νέων θέσεων Δημιουργία νέων επαφών, κατάργηση υπάρχουσων επαφών

6 Μέθοδος Διακριτών Στοιχείων αλληλεπίδραση σωματιδίων

7 Προσομοίωση Μεμβράνης Μέσω σειράς σωματιδίων Συνδέονται μεταξύ τους με ελαστικούς δεσμούς μεγάλης αντοχής

8 Προσομοίωση Μεμβράνης στιφρότητα ελατηρίων Ε: Μέτρο ελαστικότητας μεμβράνης

9 Προσομοίωση Μεμβράνης επιβολή πλευρικής τάσης σ 3 F x,i =σ 3 (s 1 cosφ 1 +s 2 cosφ 2 )/2 F y,i =σ 3 (s 1 sinφ 1 +s 2 sinφ 2 )/2

10 Προσομοίωση Μεμβράνης

11 Αναλύσεις 1. Ορθογωνικό μη συνεκτικό δοκίμιο 2. Πυκνή εξαγωνική διάταξη D r =100% 3. Β/d=25 (πλάτος δοκ./διάμετρος κόκ.) 4. Υποβάλλεται σε αξονική παραμόρφωση μέσω κατακόρυφης κίνησης των οριζόντιων πλακών

12 Αναλύσεις 1. Στιφρότητα αξονικών ελατηρίων k n (F/L) 2. Στιφρότητα εφαπτ. ελατηρίων k s (F/L) 3. Συντελεστής τριβής μεταξύ κόκκων f μ (f μ =tan -1 φ μ ) (φ μ : γωνία τριβής μεταξύ κόκκων) 4. Δείκτης κενών e 2D διαστατικές παράμετροι 5. Ισοτροπική τάση σ 3 (F/L 2 ) 6. Πλάτος δοκιμίου Β (L) 7. Ύψος δοκιμίου Η (L)

13 n=7 Αναλύσεις αδιάστατες παράμετροι m=2 (δύναμη, μήκος) n-m=5 αδιάστατες παράμετροι 1. Λόγος στιφροτήτων k s /k n 2. Λόγος αντοχής k n /(B σ 3 ) 3. Συντελεστής τριβής μεταξύ κόκκων f μ 4. Δείκτης κενών e 2D 5. Λόγος Β/Η

14 Σύνοψη Αναλύσεων f μ= tan(φ μ ) k n /(Bσ 3 ) (10 4 ) k s /k n f μ : Συντελεστής τριβής μεταξύ των κόκκων, φ μ : γωνία τριβής μεταξύ κόκκων σ 3 : ισοτροπική τάση, k n,k s : αξονική και εφαπτομενική στιφρότητα ελατηρίων e 2D =0.1, 225 παραμετρικές αναλύσεις Σύγκριση με: Horne (1969): Θεωρητική λύση για την σχέση f μ -φ cs Thorton (2000) Powrie et al. (2005) Shazad & Islam (2008) H/B=2

15 Αποτελέσματα

16 Αποτελέσματα Συσχέτιση φ μ φ peak για διάφορους λόγους k s /k n και k n /(Bσ 3 )

17 Αποτελέσματα Συσχέτιση φ μ φ cs για διάφορους λόγους k s /k n και k n /(Bσ 3 )

18 Αποτελέσματα Συσχέτιση μεταξύ φ peak,cs k n /(Bσ 3 ) για διάφορους λόγους k s /k n και τιμές φ μ

19 Συμπεράσματα 1. Παρουσιάστηκε συνοπτικά η μέθοδος των διακριτών στοιχείων με εφαρμογή στην εργαστηριακή δοκιμή της Τριαξονικής Φόρτισης (CD) σε δύο διαστάσεις. 2. Βασική παράμετρος που διέπει την συμπεριφορά υπέρπυκνων δοκιμίων, Dr > 90%, όπως αυτή εκφράζεται μέσω της γωνίας τριβής, κορυφαίας φ peak και κρίσιμης κατάστασης φ cs, είναι ο συντελεστής τριβής f μ μεταξύ των κόκκων.

20 Συμπεράσματα 3. Συνδυασμός μεγάλων τιμών των λόγων k n /(Bσ 3 ) και k s /k n (μεγάλη δυστμησία) δεν επηρεάζει σημαντικά την σχέση μεταξύ f μ - φ peak,cs, καθώς και τιμές του λόγου k s /k n μεγαλύτερες του Συνδυασμός μικρών τιμών για τον συντελεστή τριβής f μ με μεγάλες τιμές του λόγου k n /(Bσ 3 ) δεν επηρεάζουν τη σχέση μεταξύ f μ και φ peak,cs.

21 Ευχαριστώ!