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Auteur Shao, J. F.
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Affiner la rechercheDamage Modeling of Saturated Rocks in Drained and Undrained Conditions / Shao, J. F. in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°6 (Juin 2004)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 733-740 p.
Titre : Damage Modeling of Saturated Rocks in Drained and Undrained Conditions Titre original : Modélisation de Dommages des Roches Saturées en Etats Vidangé et Dévidanger Type de document : texte imprimé Auteurs : Shao, J. F., Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique ; Lydzba, D. ; Lu, Y. F., Auteur Article en page(s) : 733-740 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Damage Rocks Anisotropy Brittleness Drainage Models Dommages Roches Anisotropie Fragilité Modèles Résumé : A new anisotropic damage model is proposed to describe the mechanical and poromechanical behavior of brittle rocks in drained and undrained conditions. Although phenomenological, the model is based on physical grounds of micromechanical analysis. Induced damage is represented by a second rank tensor, which is related to the density and orientation of microcracks. Damage evolution is related to propagation of the microcracks. The effective elastic compliance of the damaged material is obtained from a specific form of the Gibbs free enthalpy function. Irreversible damage-related strain due to residual opening of microcracks after unloading is also captured. The originality of our approach is that a poromechanical model of a saturated medium is constructed by extension of the mechanical model for dry material using micromechanical relationships. All the model parameters are determined from triaxial compression tests performed on dry material. The proposed model is applied to coupled poromechanical tests performed on typical brittle rock in saturated conditions. Comparison between test data and numerical simulations shows overall good agreement. The model proposed is able to describe the main features of poromechanical behavior related to microcracks induced in brittle geomaterials.
Un Nouveau modèle anisotrope de dommages est proposé pour décrire le comportement mécanique et poro-mécanique des roches fragiles dans vidangé et dévidangé des conditions. Bien que phénoménologique, le modèle est basé sur les raisons physiques de l'analyse micro-mécanique. Des dommages induits sont représentés par un deuxième tenseur de rang, qui est lié à la densité et à l'orientation des micro-fissures. L'évolution de dommages est liée à la propagation des micro-fissures. La conformité élastique efficace du matériel endommagé est obtenue à partir d'une forme spécifique de la fonction d'enthalpie de Gibbs librement. La contrainte dommage-connexe irréversible due à l'ouverture résiduelle des micro-fissures après déchargement est également capturée. L'originalité de notre approche est qu'un modèle poro-mécanique d'un milieu saturé est construit par la prolongation du modèle mécanique pour le matériel sec en utilisant des rapports micro-mécanique. Tous les paramètres modèles sont déterminés à partir des essais de compression triaxiale exécutés sur le matériel sec. Le modèle proposé est appliqué aux essais poro-mécanique couplés réalisés sur la roche fragile typique dans des conditions saturées. La comparaison entre les essais et les simulations numériques montre la bonne concordance globale. Le modèle proposé peut décrire les caractéristiques principales de relatif au comportement poro-mécanique aux micro-fissures induites dans des geo-materials fragiles.
DEWEY : 620.1 JOU ISSN : 0733-9399 En ligne : jian-fu.shao@polytech-lille.fr [article] Damage Modeling of Saturated Rocks in Drained and Undrained Conditions = Modélisation de Dommages des Roches Saturées en Etats Vidangé et Dévidanger [texte imprimé] / Shao, J. F., Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique ; Lydzba, D. ; Lu, Y. F., Auteur . - 733-740 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 733-740 p.
Mots-clés : Damage Rocks Anisotropy Brittleness Drainage Models Dommages Roches Anisotropie Fragilité Modèles Résumé : A new anisotropic damage model is proposed to describe the mechanical and poromechanical behavior of brittle rocks in drained and undrained conditions. Although phenomenological, the model is based on physical grounds of micromechanical analysis. Induced damage is represented by a second rank tensor, which is related to the density and orientation of microcracks. Damage evolution is related to propagation of the microcracks. The effective elastic compliance of the damaged material is obtained from a specific form of the Gibbs free enthalpy function. Irreversible damage-related strain due to residual opening of microcracks after unloading is also captured. The originality of our approach is that a poromechanical model of a saturated medium is constructed by extension of the mechanical model for dry material using micromechanical relationships. All the model parameters are determined from triaxial compression tests performed on dry material. The proposed model is applied to coupled poromechanical tests performed on typical brittle rock in saturated conditions. Comparison between test data and numerical simulations shows overall good agreement. The model proposed is able to describe the main features of poromechanical behavior related to microcracks induced in brittle geomaterials.
Un Nouveau modèle anisotrope de dommages est proposé pour décrire le comportement mécanique et poro-mécanique des roches fragiles dans vidangé et dévidangé des conditions. Bien que phénoménologique, le modèle est basé sur les raisons physiques de l'analyse micro-mécanique. Des dommages induits sont représentés par un deuxième tenseur de rang, qui est lié à la densité et à l'orientation des micro-fissures. L'évolution de dommages est liée à la propagation des micro-fissures. La conformité élastique efficace du matériel endommagé est obtenue à partir d'une forme spécifique de la fonction d'enthalpie de Gibbs librement. La contrainte dommage-connexe irréversible due à l'ouverture résiduelle des micro-fissures après déchargement est également capturée. L'originalité de notre approche est qu'un modèle poro-mécanique d'un milieu saturé est construit par la prolongation du modèle mécanique pour le matériel sec en utilisant des rapports micro-mécanique. Tous les paramètres modèles sont déterminés à partir des essais de compression triaxiale exécutés sur le matériel sec. Le modèle proposé est appliqué aux essais poro-mécanique couplés réalisés sur la roche fragile typique dans des conditions saturées. La comparaison entre les essais et les simulations numériques montre la bonne concordance globale. Le modèle proposé peut décrire les caractéristiques principales de relatif au comportement poro-mécanique aux micro-fissures induites dans des geo-materials fragiles.
DEWEY : 620.1 JOU ISSN : 0733-9399 En ligne : jian-fu.shao@polytech-lille.fr
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 681-690 p.
Titre : Description of Creep in Inherently Anisotropic Frictional Materials Titre original : Déscription de Fluage Introduit dans les Matériaux de Friction Anisotropes Type de document : texte imprimé Auteurs : Pietruszczak, S., Auteur ; Kaliakin, Victor N., Editeur scientifique ; Shao, J. F. ; Lydzba, D., Auteur Article en page(s) : 681-690 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Anisotropy Sedimentary rock Creep Microstructures Anisotropie Roche sédimentaire Fluage Micro-structures Index. décimale : 621.34/624 Résumé : This Paper presents a mathematical framework for modeling the creep phenomenon in frictional materials exhibiting a strong inherent anisotropy. The instantaneous time independent response is described by invoking a plasticity framework which incorporates a scalar anisotropy parameter. The latter is a function of mixed invariants of the stress and microstructure tensors. The creep is assumed to be associated with progressive rearrangement of material structure. The evolution of the elastic compliance is established based on a homogenization procedure for periodic media. In the plastic range, the problem is formulated in terms of evolution of the eigenvalues of the micro-structure tensor, while the eigen-vectors are preserved. The frame work is applied to investigate the creep characteristics of sedimentary rocks, which exhibit a transverse isotropy. In particular, a numerical analysis is carried out to examine the basic trends in the mechanical response of Tournemire shale.
Cet Article présente un cadre mathématique pour modeler le phénomène de fluage en matériaux de friction montrant une anisotropie inhérente forte. La réponse indépendante de temps instantané est décrite en appelant un travail d'armature de plasticité qui incorpore un paramètre scalaire d'anisotropie. Le dernier est une fonction des invariants mélangés des tenseurs d'effort et de microstructure. On assume que le fluage est associé à la remise en ordre progressive de la structure matérielle. L'évolution de la conformité élastique est établie a basé sur un procédé d'homogénéisation pour des médias périodiques. Dans la gamme en plastique, le problème est formulé en termes d'évolution des valeurs propres du tenseur de microstructure, alors que les vecteurs d'eigen sont préservés. Le travail d'armature est appliqué pour étudier les caractéristiques de fluage des roches sédimentaires, qui montrent une isotropie transversale. En particulier, une analyse numérique est effectuée pour examiner les tendances de base dans la réponse mécanique du schiste de Tournemire.
En ligne : dariusz.lydzba@pwr.wroc.pl, Jian-Fu.Shao@polytech-lille.fr, pietrusz@mcmaster.ca [article] Description of Creep in Inherently Anisotropic Frictional Materials = Déscription de Fluage Introduit dans les Matériaux de Friction Anisotropes [texte imprimé] / Pietruszczak, S., Auteur ; Kaliakin, Victor N., Editeur scientifique ; Shao, J. F. ; Lydzba, D., Auteur . - 681-690 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 681-690 p.
Mots-clés : Anisotropy Sedimentary rock Creep Microstructures Anisotropie Roche sédimentaire Fluage Micro-structures Index. décimale : 621.34/624 Résumé : This Paper presents a mathematical framework for modeling the creep phenomenon in frictional materials exhibiting a strong inherent anisotropy. The instantaneous time independent response is described by invoking a plasticity framework which incorporates a scalar anisotropy parameter. The latter is a function of mixed invariants of the stress and microstructure tensors. The creep is assumed to be associated with progressive rearrangement of material structure. The evolution of the elastic compliance is established based on a homogenization procedure for periodic media. In the plastic range, the problem is formulated in terms of evolution of the eigenvalues of the micro-structure tensor, while the eigen-vectors are preserved. The frame work is applied to investigate the creep characteristics of sedimentary rocks, which exhibit a transverse isotropy. In particular, a numerical analysis is carried out to examine the basic trends in the mechanical response of Tournemire shale.
Cet Article présente un cadre mathématique pour modeler le phénomène de fluage en matériaux de friction montrant une anisotropie inhérente forte. La réponse indépendante de temps instantané est décrite en appelant un travail d'armature de plasticité qui incorpore un paramètre scalaire d'anisotropie. Le dernier est une fonction des invariants mélangés des tenseurs d'effort et de microstructure. On assume que le fluage est associé à la remise en ordre progressive de la structure matérielle. L'évolution de la conformité élastique est établie a basé sur un procédé d'homogénéisation pour des médias périodiques. Dans la gamme en plastique, le problème est formulé en termes d'évolution des valeurs propres du tenseur de microstructure, alors que les vecteurs d'eigen sont préservés. Le travail d'armature est appliqué pour étudier les caractéristiques de fluage des roches sédimentaires, qui montrent une isotropie transversale. En particulier, une analyse numérique est effectuée pour examiner les tendances de base dans la réponse mécanique du schiste de Tournemire.
En ligne : dariusz.lydzba@pwr.wroc.pl, Jian-Fu.Shao@polytech-lille.fr, pietrusz@mcmaster.ca
