Plastic flow rule for sands with friction, dilation, density and stress state coupling

• Autorzy: Wojciechowski M.

Warianty tytułu

PL

Prawo plastycznego płynięcia dla piasków ze sprzężeniem tarcia, dylatancji, gestości oraz stanu naprężenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper we propose a flow rule and failure criterion for sands in plane strain conditions based on Drucker-Prager formulation and enhanced with empirical Houlsby formula, which couples friction, dilation, density and stress state in the material. The resulting elasto-plastic, non-associated, shear hardening material model is implemented as a numerical procedure in the frame of finite element method and a simple compression example is presented. Because of the empirical nature of Houlsby formula, it is believed that results of numerical simulations will be more realistic both in deformation and shear strength estimation of sands.

PL

W artykule zaproponowano prawo płynięcia oraz kryterium zniszczenia dla piasków w warunkach płaskiego stanu odkształcenia oparte na sformułowaniu Druckera-Pragera i wzbogacone o empiryczną zależność Houlsby’ego wiążącą tarcie, dylatancję, gęstość i stan naprężenia w materiale. Uzyskany sprężysto-plastyczny, niestowarzyszony, ze wzmocnieniem na ścinanie model materiału zaimplementowano jako procedurę numeryczną w ramach metody elementów skończonych i zaprezentowano prosty przykład obliczeń dla zagadnienia ściskania. Z uwagi na doświadczalny charakter formuły Houlsby’ego, uważa się, że w przypadku stosowania proponowanego modelu wyniki symulacji numerycznych będą bliższe rzeczywistości, zarówno w zakresie szacowania odkształceń, jak i wytrzymałości na ścinanie piasków.

Słowa kluczowe

EN

sand; finite element method; elasto-plasticity; dilatation; friction; stress state

• Wydawca: -
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Land Reclamation
• Rocznik: 2015
• Tom: 47
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.173-182,fig.,ref.

Twórcy

autor

Wojciechowski M.

• Chair of Geotechnics and Engineering Structures, Technical University of Lodz, Politechniki 6, 90-924 Lodz, Poland

Bibliografia

• BOLTON M.D. 1986: The strength and dilatancy of sands. Geotechnique 36 (1), 65-78.
• BRANNON R.M. 2002: Geometric insight into return mapping plasticity algorithms, http:// www.mech.utah.edu/brannon/public/radial-return.pdf.
• CHU BL., JOU YW., WENG MC. 2010: A constitutive model for gravelly soils considering shear-induced volumetric deformation. Canadian Geotechnical Journal 47 (6), 662-673.
• COX M.R.B 2008: The influence of grain shape on dilatancy. PhD thesis, ProQuest.com.
• HICHER P.Y., SHAO J.F. 2013: Constitutive modeling of soils and rocks, John Wiley & Sons, New York.
• HOULSBY G.T. 1991: How the dilatancy of soils affects their behaviour. University of Oxford, Department of Engineering Science.
• KNOLL D.A., KEYES D.E. 2004: Jacobian-free Newton-Krylov methods: a survey of approaches and applications. Journal of Computational Physics 193 (2), 357-397.
• MAiOLINO S., LUONG M.P. 2009: Measuring discrepancies between Coulomb and other geotechnical criteria: Drucker-Prager and Matsuoka-Nakai. 7th Euromech solid mechanics conference, Lisbon, Portugal, 09-07.
• MRÓZ Z., PIETRUSZCZAK S.T. 1983: A constitutive model for sand with anisotropic hardening rule. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 7 (3), 305-320.
• SCHANZ T., VERMEER P.A., BONNIER P.G. 1999: The hardening soil model: formulation and verification. Beyond 2000 in computational geotechnics, Balkema, Rotterdam 1999, 281-296.
• SCHOFIELD A., WROTH P. 1968: Critical state soil mechanics. McGraw-Hill, London.
• WOJCIECHOWSKI M. 2014: Fempy - finite element method in python, http://geotech. p.lodz.pl:5080/fempy, http://fempy.org. Z
• IENKIEWICZ O., CHAN A., PASTOR M., SCHREFLER B.A., SHIOMI T. 1999: Computational geomechanics. John Wiley & Sons, New York.

Identyfikatory

DOI

10.1515/sggw-2015-0023