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Ajouter le résultat dans votre panierSimple Plasticity Sand Model Accounting for Fabric Change Effects / Dafalias, Yannis F. in Journal of engineering mechanics, Vol. 130 N°6 (Juin 2004)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 622-634 p.
Titre : Simple Plasticity Sand Model Accounting for Fabric Change Effects Titre original : Comptabilité Simple de Modèle de Sable de Plasticité pour des Effets de Changement de Tissu Type de document : texte imprimé Auteurs : Dafalias, Yannis F., Auteur ; Manzari, Madjid T., Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique Article en page(s) : 622-634 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Constituve relations Fabrics Plasticity Sand Models Relations constitutives Tissus Plasticité Sable Modèles Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A simple stress-ratio controlled, critical state compatible, sand plasticity model is presented, first in the triaxial and then in generalized stress space. The model builds upon previous work of the writers, albeit the presentation here is made with extreme simplicity in mind, and three novel aspects are introduced. The first is a fabric-dilatancy related quantity, scalar valued in the triaxial and tensor valued in generalized stress space, which is instrumental in modeling macroscopically the effect of fabric changes during the dilatant phase of deformation on the subsequent contractant response upon load increment reversals, and the ensuing realistic simulation of the sand behavior under undrained cyclic loading. The second aspect is the dependence of the plastic strain rate direction on a modified Lode angle in the multiaxial generalization, a feature necessary to produce realistic stress-strain simulations in nontriaxial conditions. The third aspect is a very systematic connection between the simple triaxial and the general multiaxial formulation, in order to use correctly the model parameters of the former in the implementation of the latter. The simulative ability of the model is illustrated by comparison with data over a very wide range of pressures and densities.
Un Rapport simple d'effort commandé, état critique compatible, modèle de plasticité de sable est présenté, d'abord dans l'espace à trois axes et puis dans généralisé d'effort. Les constructions de modèle sur les travaux précédents des auteurs, quoique la présentation ici est faites avec la simplicité extrême à l'esprit, et trois aspects de roman sont présentés. Le premier est une quantité reliée par épaississement de tissu, grandeur scalaire évaluée dans le tri axial et le tenseur évalué dans l'espace généralisé d'effort, qui est instrumental en modelant macroscopiquement l'effet des changements de tissu pendant la phase dilatant de la déformation sur la réponse suivante de contractant sur des inversions d'incrément de charge, et la simulation réaliste suivante du comportement de sable undrained dessous le chargement cyclique. Le deuxième aspect est la dépendance de la direction en plastique de taux de contrainte à légard un angle modifié de filon dans la généralisation multi axiale, un dispositif nécessaire pour produire des simulations réalistes de contrainte-tension en conditions nontriaxial. Le troisième aspect est un raccordement très systématique entre la formulation multiaxial à trois axes et générale simple, afin d'employer correctement les paramètres modèles de l'ancien dans l'exécution du dernier. Les capacités simulative du modèle sont illustrées par comparaison avec des données sur un éventail très de pressions et de densités.
En ligne : mmanzari@gwu.edu [article] Simple Plasticity Sand Model Accounting for Fabric Change Effects = Comptabilité Simple de Modèle de Sable de Plasticité pour des Effets de Changement de Tissu [texte imprimé] / Dafalias, Yannis F., Auteur ; Manzari, Madjid T., Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique . - 622-634 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 622-634 p.
Mots-clés : Constituve relations Fabrics Plasticity Sand Models Relations constitutives Tissus Plasticité Sable Modèles Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A simple stress-ratio controlled, critical state compatible, sand plasticity model is presented, first in the triaxial and then in generalized stress space. The model builds upon previous work of the writers, albeit the presentation here is made with extreme simplicity in mind, and three novel aspects are introduced. The first is a fabric-dilatancy related quantity, scalar valued in the triaxial and tensor valued in generalized stress space, which is instrumental in modeling macroscopically the effect of fabric changes during the dilatant phase of deformation on the subsequent contractant response upon load increment reversals, and the ensuing realistic simulation of the sand behavior under undrained cyclic loading. The second aspect is the dependence of the plastic strain rate direction on a modified Lode angle in the multiaxial generalization, a feature necessary to produce realistic stress-strain simulations in nontriaxial conditions. The third aspect is a very systematic connection between the simple triaxial and the general multiaxial formulation, in order to use correctly the model parameters of the former in the implementation of the latter. The simulative ability of the model is illustrated by comparison with data over a very wide range of pressures and densities.
Un Rapport simple d'effort commandé, état critique compatible, modèle de plasticité de sable est présenté, d'abord dans l'espace à trois axes et puis dans généralisé d'effort. Les constructions de modèle sur les travaux précédents des auteurs, quoique la présentation ici est faites avec la simplicité extrême à l'esprit, et trois aspects de roman sont présentés. Le premier est une quantité reliée par épaississement de tissu, grandeur scalaire évaluée dans le tri axial et le tenseur évalué dans l'espace généralisé d'effort, qui est instrumental en modelant macroscopiquement l'effet des changements de tissu pendant la phase dilatant de la déformation sur la réponse suivante de contractant sur des inversions d'incrément de charge, et la simulation réaliste suivante du comportement de sable undrained dessous le chargement cyclique. Le deuxième aspect est la dépendance de la direction en plastique de taux de contrainte à légard un angle modifié de filon dans la généralisation multi axiale, un dispositif nécessaire pour produire des simulations réalistes de contrainte-tension en conditions nontriaxial. Le troisième aspect est un raccordement très systématique entre la formulation multiaxial à trois axes et générale simple, afin d'employer correctement les paramètres modèles de l'ancien dans l'exécution du dernier. Les capacités simulative du modèle sont illustrées par comparaison avec des données sur un éventail très de pressions et de densités.
En ligne : mmanzari@gwu.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 635-645 p.
Titre : Stress Dilatancy and Fabric Dependencies on Sand Behavior Titre original : Dépendances d'Epaississement et de Tissu d'Effort sur le Comportement de Sable Type de document : texte imprimé Auteurs : Wan, Richard G., Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique ; Guo, Pei J., Auteur Article en page(s) : 635-645 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Constitutive relations Dilantancy Fabrics Micro-structures Stability Sand Relations constitutives Epaississement Tissus Tissus Sable Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A stress dilatancy model with embedded microstructural information, originally developed by the writers, is used to illustrate the pivotal importance of dilatancy and fabric on the behavior of sand. Fabric, as a second-order tensor, enters into the stress dilatancy equation obtained from a microscopic analysis of an ensemble of rigid particles. Model simulations of sand behavior are carried out in triaxial stress conditions along strain paths with varying degrees of controlled dilation (or compaction) including isochoric deformations as a particular case. Under particular strain paths and fabric conditions, it is shown that a relatively dense sand can succumb to instability or liquefaction under other than isochoric (undrained) conditions. This phenomenon is in accord with laboratory experiments in which dilation or compaction is controlled by modulating the amount of water flowing in or out of a sand specimen during shearing. Mixed drained.undrained loading paths are also simulated with particular reference to fabric dependence at a fixed void ratio. Model simulations capture most of the observed characteristics of sand response, such as instability and asymptotic behavior under various conditions.
Un Modèle d'épaississement d'effort avec l'information microstructurale incluse, à l'origine développée par les auteurs, est employé pour illustrer l'importance pivotale de l'épaississement et du tissu sur le comportement du sable. Le tissu, comme tenseur du second degré, entre dans l'équation d'épaississement d'effort obtenue d'une analyse au microscope d'un ensemble de particules rigides. Des simulations modèles du comportement de sable sont effectuées en conditions à trois axes d'effort le long des chemins de contrainte avec des degrés variables de dilatation commandée (ou de tassement) comprenant des déformations isochoric comme cas particulier. Dans des états particuliers de chemins et de tissu de contrainte, on lui montre qu'un sable relativement dense peut succomber à l'instabilité ou à la liquéfaction dessous autre que remplir des états isochorique. Ce phénomène est en accord avec les expériences de laboratoire dans dans lesquelles la dilatation ou le tassement est commandée en modulant la quantité de l'eau coulant ou hors d'un spécimen de sable pendant le cisaillement. Des chemins mélangés de chargement de drained.undrained sont également simulés l'accent étant mis plus particulièrement sur la dépendance de tissu à un rapport vide fixe. Les simulations modèles capturent la plupart des caractéristiques observées de la réponse de sable, telles que l'instabilité et le comportement asymptotique dans de diverses conditions.
En ligne : guop@mcmaster.ca [article] Stress Dilatancy and Fabric Dependencies on Sand Behavior = Dépendances d'Epaississement et de Tissu d'Effort sur le Comportement de Sable [texte imprimé] / Wan, Richard G., Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique ; Guo, Pei J., Auteur . - 635-645 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 635-645 p.
Mots-clés : Constitutive relations Dilantancy Fabrics Micro-structures Stability Sand Relations constitutives Epaississement Tissus Tissus Sable Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A stress dilatancy model with embedded microstructural information, originally developed by the writers, is used to illustrate the pivotal importance of dilatancy and fabric on the behavior of sand. Fabric, as a second-order tensor, enters into the stress dilatancy equation obtained from a microscopic analysis of an ensemble of rigid particles. Model simulations of sand behavior are carried out in triaxial stress conditions along strain paths with varying degrees of controlled dilation (or compaction) including isochoric deformations as a particular case. Under particular strain paths and fabric conditions, it is shown that a relatively dense sand can succumb to instability or liquefaction under other than isochoric (undrained) conditions. This phenomenon is in accord with laboratory experiments in which dilation or compaction is controlled by modulating the amount of water flowing in or out of a sand specimen during shearing. Mixed drained.undrained loading paths are also simulated with particular reference to fabric dependence at a fixed void ratio. Model simulations capture most of the observed characteristics of sand response, such as instability and asymptotic behavior under various conditions.
Un Modèle d'épaississement d'effort avec l'information microstructurale incluse, à l'origine développée par les auteurs, est employé pour illustrer l'importance pivotale de l'épaississement et du tissu sur le comportement du sable. Le tissu, comme tenseur du second degré, entre dans l'équation d'épaississement d'effort obtenue d'une analyse au microscope d'un ensemble de particules rigides. Des simulations modèles du comportement de sable sont effectuées en conditions à trois axes d'effort le long des chemins de contrainte avec des degrés variables de dilatation commandée (ou de tassement) comprenant des déformations isochoric comme cas particulier. Dans des états particuliers de chemins et de tissu de contrainte, on lui montre qu'un sable relativement dense peut succomber à l'instabilité ou à la liquéfaction dessous autre que remplir des états isochorique. Ce phénomène est en accord avec les expériences de laboratoire dans dans lesquelles la dilatation ou le tassement est commandée en modulant la quantité de l'eau coulant ou hors d'un spécimen de sable pendant le cisaillement. Des chemins mélangés de chargement de drained.undrained sont également simulés l'accent étant mis plus particulièrement sur la dépendance de tissu à un rapport vide fixe. Les simulations modèles capturent la plupart des caractéristiques observées de la réponse de sable, telles que l'instabilité et le comportement asymptotique dans de diverses conditions.
En ligne : guop@mcmaster.ca
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 646-655 p.
Titre : Hysteresis of Capillary Stress in Unsaturated Granular Soil Titre original : Hystérésis de l'Effort Capillaire dans le Sol Granulaire Insaturé Type de document : texte imprimé Auteurs : Likos, William J., Auteur ; Ning Lu, Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique Article en page(s) : 646-655 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Unsaturated soils Granular materials Constitutive relation Dewatering Hysteresis Water content Sol insaturé Matériaux granulaires Relation constitutive Asséchage Hystérésis Teneur en eau Index. décimale : 621.34/624 Résumé : Constitutive relationships among water content, matric suction, and capillary stress in unsaturated granular soils are modeled using a theoretical approach based on the changing geometry of interparticle pore water menisci. A series of equations is developed to describe the net force among particles attributable to the combined effects of negative pore water pressure and surface tension for spherical grains arranged in simple-cubic or tetrahedral packing order. The contact angle at the liquid–solid interface is considered as a variable to evaluate hysteretic behavior in the soil–water characteristic curve, the effective stress parameter χ, and capillary stress. Varying the contact angle from 0 to 40° to simulate drying and wetting processes, respectively, is shown to have an appreciable impact on hysteresis in the constitutive behavior of the modeled soils. A boundary between regimes of positive and negative pore water pressure is identified as a function of water content and contact angle. Results from the analysis are of practical importance in understanding the behavior of unsaturated soils undergoing natural wetting and drying processes, such as infiltration, drainage, and evaporation.
Des Rapports constitutifs parmi la teneur en eau, l'aspiration matricielle, et l'effort capillaire dans les sols granulaires insaturés sont modelés en utilisant une approche théorique basée sur la géométrie changeante du menisci d'eau interstitielle d'interparticle. Une série d'équations est développée pour décrire la force nette parmi des particules attribuables aux effets combinés de la pression négative d'eau interstitielle et de la tension superficielle pour les grains sphériques disposés dans l'ordre cubique ou tétraédrique simple d'emballage. L'angle de contact à l'interface pleine liquide est considéré comme comme variable évaluer le comportement par hystérésis dans la courbe caractéristique de l'eau de sol, le paramètre efficace d'effort ?, et effort capillaire. Changer l'angle de contact de 0 avec 40° pour simuler le séchage et processus de mouillage, respectivement, est montré pour avoir un impact appréciable sur l'hystérésis dans le comportement constitutif des sols modelés. Une frontière entre les régimes de la pression positive et négative d'eau interstitielle est identifiée en fonction de la teneur en eau et de l'angle de contact. Les résultats de l'analyse sont d'importance pratique dans l'arrangement le comportement des sols insaturés subissant le mouillage normal et les processus de séchage, tels que l'infiltration, le drainage, et l'évaporation.
En ligne : likosw@missouri.edu [article] Hysteresis of Capillary Stress in Unsaturated Granular Soil = Hystérésis de l'Effort Capillaire dans le Sol Granulaire Insaturé [texte imprimé] / Likos, William J., Auteur ; Ning Lu, Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique . - 646-655 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 646-655 p.
Mots-clés : Unsaturated soils Granular materials Constitutive relation Dewatering Hysteresis Water content Sol insaturé Matériaux granulaires Relation constitutive Asséchage Hystérésis Teneur en eau Index. décimale : 621.34/624 Résumé : Constitutive relationships among water content, matric suction, and capillary stress in unsaturated granular soils are modeled using a theoretical approach based on the changing geometry of interparticle pore water menisci. A series of equations is developed to describe the net force among particles attributable to the combined effects of negative pore water pressure and surface tension for spherical grains arranged in simple-cubic or tetrahedral packing order. The contact angle at the liquid–solid interface is considered as a variable to evaluate hysteretic behavior in the soil–water characteristic curve, the effective stress parameter χ, and capillary stress. Varying the contact angle from 0 to 40° to simulate drying and wetting processes, respectively, is shown to have an appreciable impact on hysteresis in the constitutive behavior of the modeled soils. A boundary between regimes of positive and negative pore water pressure is identified as a function of water content and contact angle. Results from the analysis are of practical importance in understanding the behavior of unsaturated soils undergoing natural wetting and drying processes, such as infiltration, drainage, and evaporation.
Des Rapports constitutifs parmi la teneur en eau, l'aspiration matricielle, et l'effort capillaire dans les sols granulaires insaturés sont modelés en utilisant une approche théorique basée sur la géométrie changeante du menisci d'eau interstitielle d'interparticle. Une série d'équations est développée pour décrire la force nette parmi des particules attribuables aux effets combinés de la pression négative d'eau interstitielle et de la tension superficielle pour les grains sphériques disposés dans l'ordre cubique ou tétraédrique simple d'emballage. L'angle de contact à l'interface pleine liquide est considéré comme comme variable évaluer le comportement par hystérésis dans la courbe caractéristique de l'eau de sol, le paramètre efficace d'effort ?, et effort capillaire. Changer l'angle de contact de 0 avec 40° pour simuler le séchage et processus de mouillage, respectivement, est montré pour avoir un impact appréciable sur l'hystérésis dans le comportement constitutif des sols modelés. Une frontière entre les régimes de la pression positive et négative d'eau interstitielle est identifiée en fonction de la teneur en eau et de l'angle de contact. Les résultats de l'analyse sont d'importance pratique dans l'arrangement le comportement des sols insaturés subissant le mouillage normal et les processus de séchage, tels que l'infiltration, le drainage, et l'évaporation.
En ligne : likosw@missouri.edu
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 656-664 p.
Titre : Experimental Inspiration for Kinematic Hardening Soil Models Titre original : Inspiration Expérimentale pour les Modèles Durcissants Cinématiques de Sol Type de document : texte imprimé Auteurs : Wood, David Muir, Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique Article en page(s) : 656-664 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Elastoplasticity Stiffness Laboratory tests Clays Sands Yields Kinematics Elastoplasticité Rigidité Essais en laboratoire Argiles Sables Rendements Cinématiques Index. décimale : 621.34/624 Résumé : Traditional techniques for identifying yielding of soils in the context of classical elastic–plastic soil models are criticized. However, the extended use of such procedures starts to reveal the kinematic nature of the plastic behavior of soils. It is suggested that the experimental determination of stress response envelopes can provide an objective route toward the collection of stress.strain behavior for soils. Stress response envelopes are presented for true triaxial tests on clay and sand: these clearly reveal the kinematic nature of the soil behavior. Response envelopes are presented for different magnitudes of strain probes. As the magnitude of a strain probe increases, the kinematic element of the response decays and the memory for the increasingly distant history is swept out.
Des Techniques traditionnelles pour identifier le rendement des sols dans le contexte des modèles en plastique élastiques classiques de sol sont critiquées. Cependant, l'utilisation prolongée de telles procédures commence à indiquer la nature cinématique du comportement en plastique des sols. On le suggère que la détermination expérimentale des enveloppes de réponse d'effort puisse fournir un itinéraire objectif vers la collection de comportement de stress.strain pour des sols. Des enveloppes de réponse d'effort sont présentées pour de véritables tri essais axiaux sur l'argile et le sable : celles-ci indiquent clairement la nature cinématique du comportement de sol. Des enveloppes de réponse sont présentées pour différentes importances de sondes de contrainte. À mesure que l'importance d'une sonde de contrainte augmente, l'élément cinématique de la réponse se délabre et la mémoire pour l'histoire de plus en plus éloignée est balayée dehors.
En ligne : d.muir-wood@bristol.ac.uk [article] Experimental Inspiration for Kinematic Hardening Soil Models = Inspiration Expérimentale pour les Modèles Durcissants Cinématiques de Sol [texte imprimé] / Wood, David Muir, Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique . - 656-664 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 656-664 p.
Mots-clés : Elastoplasticity Stiffness Laboratory tests Clays Sands Yields Kinematics Elastoplasticité Rigidité Essais en laboratoire Argiles Sables Rendements Cinématiques Index. décimale : 621.34/624 Résumé : Traditional techniques for identifying yielding of soils in the context of classical elastic–plastic soil models are criticized. However, the extended use of such procedures starts to reveal the kinematic nature of the plastic behavior of soils. It is suggested that the experimental determination of stress response envelopes can provide an objective route toward the collection of stress.strain behavior for soils. Stress response envelopes are presented for true triaxial tests on clay and sand: these clearly reveal the kinematic nature of the soil behavior. Response envelopes are presented for different magnitudes of strain probes. As the magnitude of a strain probe increases, the kinematic element of the response decays and the memory for the increasingly distant history is swept out.
Des Techniques traditionnelles pour identifier le rendement des sols dans le contexte des modèles en plastique élastiques classiques de sol sont critiquées. Cependant, l'utilisation prolongée de telles procédures commence à indiquer la nature cinématique du comportement en plastique des sols. On le suggère que la détermination expérimentale des enveloppes de réponse d'effort puisse fournir un itinéraire objectif vers la collection de comportement de stress.strain pour des sols. Des enveloppes de réponse d'effort sont présentées pour de véritables tri essais axiaux sur l'argile et le sable : celles-ci indiquent clairement la nature cinématique du comportement de sol. Des enveloppes de réponse sont présentées pour différentes importances de sondes de contrainte. À mesure que l'importance d'une sonde de contrainte augmente, l'élément cinématique de la réponse se délabre et la mémoire pour l'histoire de plus en plus éloignée est balayée dehors.
En ligne : d.muir-wood@bristol.ac.uk
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 665-680 p.
Titre : Sliding and Roling Constitutive Theory for Granular Materials Titre original : Glissement et Théorie Constitutive de Roling pour les Matériaux Granulaires Type de document : texte imprimé Auteurs : Anandarajah, A. Rajah, Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique Article en page(s) : 665-680 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Microscopy Constitutive relations Granular materials Plastic deformation Sliding Microscopie Relations constitutives Matériaux granulaires Déformation en plastique Glissement Résumé : By analyzing a microelement based on four spheres, equations governing the equilibrium of the microelement are developed. By examining these equations more closely, two primary mechanisms of failure of the microelements, one based on particle sliding and the other based on particle rolling, are identified. For each primary mechanism, two separate mechanisms, one based on collapse of the microelement in the vertical direction and the other based on collapse in the horizontal direction, are recognized. With the aid of these concepts, constitutive equations are developed for a two-dimensional assembly of granular particles. The assembly is considered to consist of four-sphere microelements. Taking the plastic strain to be a consequence of the collapse of some of the microelements, equations are developed for plastic strain. The formulation yields loading criteria and flow directions. With suitable hardening rules, it is shown that the microstructural model is capable of simulating most of the salient features of the stress-strain behavior of granular materials. In particular, the stress-dilatancy relation, taking into consideration phenomena of phase transformation, and critical state failure are simulated satisfactorily.
En Analysant un micro-élément basé sur quatre sphères, des équations régissant l'équilibre du micro-élément sont développées. En examinant ces équations plus de manière approfondie, deux mécanismes primaires d'échec des micro-éléments, un basé sur la particule glissant et l'autre basé sur le roulement de particules, sont identifiés. Pour chaque mécanisme primaire, deux mécanismes séparés, un basé sur l'effondrement du micro-élément dans la direction verticale et l'autre basé sur l'effondrement dans la direction horizontale, sont identifiés. À l'aide de ces concepts, des équations constitutives sont développées pour un ensemble bidimensionnel des particules granulaires. L'ensemble est considéré comme se composer de quatre micro-éléments de sphère. Prenant la contrainte en plastique pour être une conséquence de l'effondrement de certains des micro-éléments, des équations sont développées pour la contrainte en plastique. La formulation rapporte des critères de chargement et des sens d'écoulement. Avec des règles durcissantes appropriées, on lui montre que le modèle microstructural est capable de simuler la plupart des dispositifs saillants du comportement de contrainte-tension des matériaux granulaires. En particulier, la relation d'épaississement d'effort, prenant dans des phénomènes de considération de transformation de phase, et l'échec critique d'état sont simulés d'une manière satisfaisante.
En ligne : rajah@jhu.edu [article] Sliding and Roling Constitutive Theory for Granular Materials = Glissement et Théorie Constitutive de Roling pour les Matériaux Granulaires [texte imprimé] / Anandarajah, A. Rajah, Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique . - 665-680 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 665-680 p.
Mots-clés : Microscopy Constitutive relations Granular materials Plastic deformation Sliding Microscopie Relations constitutives Matériaux granulaires Déformation en plastique Glissement Résumé : By analyzing a microelement based on four spheres, equations governing the equilibrium of the microelement are developed. By examining these equations more closely, two primary mechanisms of failure of the microelements, one based on particle sliding and the other based on particle rolling, are identified. For each primary mechanism, two separate mechanisms, one based on collapse of the microelement in the vertical direction and the other based on collapse in the horizontal direction, are recognized. With the aid of these concepts, constitutive equations are developed for a two-dimensional assembly of granular particles. The assembly is considered to consist of four-sphere microelements. Taking the plastic strain to be a consequence of the collapse of some of the microelements, equations are developed for plastic strain. The formulation yields loading criteria and flow directions. With suitable hardening rules, it is shown that the microstructural model is capable of simulating most of the salient features of the stress-strain behavior of granular materials. In particular, the stress-dilatancy relation, taking into consideration phenomena of phase transformation, and critical state failure are simulated satisfactorily.
En Analysant un micro-élément basé sur quatre sphères, des équations régissant l'équilibre du micro-élément sont développées. En examinant ces équations plus de manière approfondie, deux mécanismes primaires d'échec des micro-éléments, un basé sur la particule glissant et l'autre basé sur le roulement de particules, sont identifiés. Pour chaque mécanisme primaire, deux mécanismes séparés, un basé sur l'effondrement du micro-élément dans la direction verticale et l'autre basé sur l'effondrement dans la direction horizontale, sont identifiés. À l'aide de ces concepts, des équations constitutives sont développées pour un ensemble bidimensionnel des particules granulaires. L'ensemble est considéré comme se composer de quatre micro-éléments de sphère. Prenant la contrainte en plastique pour être une conséquence de l'effondrement de certains des micro-éléments, des équations sont développées pour la contrainte en plastique. La formulation rapporte des critères de chargement et des sens d'écoulement. Avec des règles durcissantes appropriées, on lui montre que le modèle microstructural est capable de simuler la plupart des dispositifs saillants du comportement de contrainte-tension des matériaux granulaires. En particulier, la relation d'épaississement d'effort, prenant dans des phénomènes de considération de transformation de phase, et l'échec critique d'état sont simulés d'une manière satisfaisante.
En ligne : rajah@jhu.edu
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
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 691-699 p.
Titre : Temperature Effect on Concrete Creep Modeled by Microprestress-Solidification Theory Titre original : L'Effet de la Température sur le Fluage Concret modelisé par la Théorie de Micro-précontrain de Solidification Type de document : texte imprimé Auteurs : Bažant, Zdeněk P., Auteur ; Gianluca Cusatis, Auteur ; Cedolin, Luigi ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique Article en page(s) : 691-699 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Temperature effects Concrete Creep Shrincage Solidification Aging Viscoelasticity Microstructure Thermodynamics Adsorption Effets de la température Concret Fluage Rétrécissement Solidification Vieillissement Visco-élasticité Micro-structure Thermodynamique Adsorption Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The previously developed microprestress-solidification theory for concrete creep and shrinkage is generalized for the effect of temperature (not exceeding 100°C). The solidification model separates the viscoelasticity of the solid constituent, the cement gel, from the chemical aging of material caused by solidification of cement and characterized by the growth of volume fraction of hydration products. This permits considering the viscoelastic constituent as non-aging. The temperature dependence of the rates of creep and of volume growth is characterized by two transformed time variables based on the activation energies of hydration and creep. The concept of microprestress achieves a grand unification of theory in which the long-term aging and all transient hygrothermal effects simply become different consequences of one and the same physical phenomenon. The microprestress, which is independent of the applied load, is initially produced by incompatible volume changes in the microstructure during hydration, and later builds up when changes of moisture content and temperature create a thermodynamic imbalance between the chemical potentials of vapor and adsorbed water in the nanopores of cement gel. As recently shown, this simultaneously captures two basic effects: First, the creep decreases with increasing age at loading after the growth of the volume fraction of hydrated cement has ceased; and, second, the drying creep, i.e., the transient creep increases due to drying (Pickett effect) which overpowers the effect of steady-state moisture content (i.e., less moisture—less creep). Now it is demonstrated that the microprestress buildup and relaxation also captures a third effect: The transitional thermal creep, i.e., the transient creep increase due to temperature change. For computations, an efficient (exponential-type) integration algorithm is developed. Finite element simulations, in which the apparent creep due to microcracking is taken into account separately, are used to identify the constitutive parameters and a satisfactory agreement with typical test data is achieved.
Précédemment développés micro-précontraint la théorie de solidification pour le fluage concret et le rétrécissement est généralisé pour l'effet de la température (n'excédant pas 100°C). Le modèle de solidification sépare la visco-élasticité du constituant plein, le gel de ciment, du vieillissement chimique du matériel provoqué par solidification de ciment et caractérisé par la croissance de la fraction de volume des produits d'hydration. Ceci laisse considérer le constituant visco-élastique comme non-vieillissement. La dépendance de la température des taux de fluage et de croissance de volume est caractérisée par deux variables transformées de temps basées sur les énergies d'activation de l'hydration et du fluage. Le concept de micro-précontraint réalise une unification grande de théorie dans laquelle le vieillissement à long terme et tous effets hygrothermal passagers deviennent simplement différentes conséquences d'un et le même phénomène physique. Micro-précontraint, qui est indépendant de la charge appliquée, est au commencement produit par les changements de volume incompatibles de la microstructure pendant l'hydration, et s'accumule plus tard quand les variations température le contenu et d'humidité créent un déséquilibre thermo-dynamique entre les potentiels chimiques de la vapeur et l'eau adsorbée dans les nanopores du gel de ciment. Comme récemment montré, ceci capture simultanément deux effets de base : D'abord, le fluage diminue avec l'augmentation de l'âge au chargement après que la croissance de la fraction de volume du ciment hydraté ait cessé ; et, en second lieu, le fluage de séchage, c.-à-d., les augmentations passagères de fluage dues au séchage (effet de Pickett) qui maîtrise l'effet du contenu d'humidité équilibré (c.-à-d., moins de fluage d'humidité-moins). Maintenant on le démontre que l'habillage et la relaxation de micro-précontraint capture également un troisième effet : Le fluage thermique transitoire, c.-à-d., l'augmentation passagère de fluage due au changement de température. Pour des calculs, un algorithme efficace d'intégration (de type exponentiel) est développé. Des simulations finies d'élément, dans lesquelles le fluage apparent dû à la microfissuration est pris en considération séparément, sont employées pour identifier les paramètres constitutifs et un accord satisfaisant avec des essais typiques est réalisées.
[article] Temperature Effect on Concrete Creep Modeled by Microprestress-Solidification Theory = L'Effet de la Température sur le Fluage Concret modelisé par la Théorie de Micro-précontrain de Solidification [texte imprimé] / Bažant, Zdeněk P., Auteur ; Gianluca Cusatis, Auteur ; Cedolin, Luigi ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique . - 691-699 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 691-699 p.
Mots-clés : Temperature effects Concrete Creep Shrincage Solidification Aging Viscoelasticity Microstructure Thermodynamics Adsorption Effets de la température Concret Fluage Rétrécissement Solidification Vieillissement Visco-élasticité Micro-structure Thermodynamique Adsorption Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The previously developed microprestress-solidification theory for concrete creep and shrinkage is generalized for the effect of temperature (not exceeding 100°C). The solidification model separates the viscoelasticity of the solid constituent, the cement gel, from the chemical aging of material caused by solidification of cement and characterized by the growth of volume fraction of hydration products. This permits considering the viscoelastic constituent as non-aging. The temperature dependence of the rates of creep and of volume growth is characterized by two transformed time variables based on the activation energies of hydration and creep. The concept of microprestress achieves a grand unification of theory in which the long-term aging and all transient hygrothermal effects simply become different consequences of one and the same physical phenomenon. The microprestress, which is independent of the applied load, is initially produced by incompatible volume changes in the microstructure during hydration, and later builds up when changes of moisture content and temperature create a thermodynamic imbalance between the chemical potentials of vapor and adsorbed water in the nanopores of cement gel. As recently shown, this simultaneously captures two basic effects: First, the creep decreases with increasing age at loading after the growth of the volume fraction of hydrated cement has ceased; and, second, the drying creep, i.e., the transient creep increases due to drying (Pickett effect) which overpowers the effect of steady-state moisture content (i.e., less moisture—less creep). Now it is demonstrated that the microprestress buildup and relaxation also captures a third effect: The transitional thermal creep, i.e., the transient creep increase due to temperature change. For computations, an efficient (exponential-type) integration algorithm is developed. Finite element simulations, in which the apparent creep due to microcracking is taken into account separately, are used to identify the constitutive parameters and a satisfactory agreement with typical test data is achieved.
Précédemment développés micro-précontraint la théorie de solidification pour le fluage concret et le rétrécissement est généralisé pour l'effet de la température (n'excédant pas 100°C). Le modèle de solidification sépare la visco-élasticité du constituant plein, le gel de ciment, du vieillissement chimique du matériel provoqué par solidification de ciment et caractérisé par la croissance de la fraction de volume des produits d'hydration. Ceci laisse considérer le constituant visco-élastique comme non-vieillissement. La dépendance de la température des taux de fluage et de croissance de volume est caractérisée par deux variables transformées de temps basées sur les énergies d'activation de l'hydration et du fluage. Le concept de micro-précontraint réalise une unification grande de théorie dans laquelle le vieillissement à long terme et tous effets hygrothermal passagers deviennent simplement différentes conséquences d'un et le même phénomène physique. Micro-précontraint, qui est indépendant de la charge appliquée, est au commencement produit par les changements de volume incompatibles de la microstructure pendant l'hydration, et s'accumule plus tard quand les variations température le contenu et d'humidité créent un déséquilibre thermo-dynamique entre les potentiels chimiques de la vapeur et l'eau adsorbée dans les nanopores du gel de ciment. Comme récemment montré, ceci capture simultanément deux effets de base : D'abord, le fluage diminue avec l'augmentation de l'âge au chargement après que la croissance de la fraction de volume du ciment hydraté ait cessé ; et, en second lieu, le fluage de séchage, c.-à-d., les augmentations passagères de fluage dues au séchage (effet de Pickett) qui maîtrise l'effet du contenu d'humidité équilibré (c.-à-d., moins de fluage d'humidité-moins). Maintenant on le démontre que l'habillage et la relaxation de micro-précontraint capture également un troisième effet : Le fluage thermique transitoire, c.-à-d., l'augmentation passagère de fluage due au changement de température. Pour des calculs, un algorithme efficace d'intégration (de type exponentiel) est développé. Des simulations finies d'élément, dans lesquelles le fluage apparent dû à la microfissuration est pris en considération séparément, sont employées pour identifier les paramètres constitutifs et un accord satisfaisant avec des essais typiques est réalisées.
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 700-708 p.
Titre : Continuum Damage Approach to Asphalt Concrete Fatigue Modeling Titre original : Approche de Dommages de Continuum à Modélisation Concret de Fatigue d'Asphalte Type de document : texte imprimé Auteurs : Bodin, Didier, Auteur ; Pijaudier-Cabot, Gilles, Auteur ; de la Roche, Chantal ; Piau, Jean-Michel ; Chabot, Armelle ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique Article en page(s) : 700-708 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Asphalt concrete Fatigue Damage Cracking Pavements Constitutive relations Béton d'asphalte Fatigue Dommages Criquage Trottoirs Relations constitutives Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A nonlocal damage model is proposed to predict the behavior of pavement fatigue cracking. This constitutive relation has been implemented in a finite-element code, along with a self-adaptive jump-in-cycle procedure for high cycle fatigue computations. Strain localization analysis shows that during uniaxial fatigue tests, bifurcation due to strain softening occurs much later than in monotonic tests. The incorporation of an internal length into the constitutive model is advocated since the model should encompass loading histories with very different amplitudes of cycles, in which localization may still occur. The influence of the internal length on the fatigue life of bending beams is also investigated. Calibration of the damage model is performed after thermal effects have been evaluated and accounted for in a simplified way, uncoupled to damage. Parameter identification is performed in bending and uniaxial tests. The resulting calibrated constitutive relation is found to yield a good description of several different uniaxial tests.
On propose un modèle nonlocal de dommages pour prévoir le comportement de fendre de fatigue de trottoir. Cette relation constitutive a été mise en application dans un code fini d'élément, avec un saut adaptatif d'art de l'auto-portrait de procédé de cycle pour des calculs élevés de fatigue de cycle. L'analyse de localisation de contrainte prouve que pendant les essais axiaux de fatigue d'uni, la bifurcation due à se ramollir de contrainte se produit beaucoup plus tard que dans les essais monotoniques. L'incorporation d'une longueur interne dans le modèle constitutif est préconisée puisque le modèle devrait entourer des histoires de chargement avec des amplitudes de cycles très différentes, dans lesquels la localisation peut immobile se produire. L'influence de la longueur interne la vie de fatigue des faisceaux de recourbement est également étudiée. Le calibrage du modèle de dommages est effectué après que des effets thermiques aient été évalués et expliqués dedans une manière simplifiée, désaccouplé aux dommages. L'identification de paramètre est effectuée en le ployage et les essais uniaxiaux. La relation constitutive calibrée résultante s'avère pour rapporter une bonne description de plusieurs différents essais uniaxiaux.
[article] Continuum Damage Approach to Asphalt Concrete Fatigue Modeling = Approche de Dommages de Continuum à Modélisation Concret de Fatigue d'Asphalte [texte imprimé] / Bodin, Didier, Auteur ; Pijaudier-Cabot, Gilles, Auteur ; de la Roche, Chantal ; Piau, Jean-Michel ; Chabot, Armelle ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique . - 700-708 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
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Mots-clés : Asphalt concrete Fatigue Damage Cracking Pavements Constitutive relations Béton d'asphalte Fatigue Dommages Criquage Trottoirs Relations constitutives Index. décimale : 621.34/624 Résumé : A nonlocal damage model is proposed to predict the behavior of pavement fatigue cracking. This constitutive relation has been implemented in a finite-element code, along with a self-adaptive jump-in-cycle procedure for high cycle fatigue computations. Strain localization analysis shows that during uniaxial fatigue tests, bifurcation due to strain softening occurs much later than in monotonic tests. The incorporation of an internal length into the constitutive model is advocated since the model should encompass loading histories with very different amplitudes of cycles, in which localization may still occur. The influence of the internal length on the fatigue life of bending beams is also investigated. Calibration of the damage model is performed after thermal effects have been evaluated and accounted for in a simplified way, uncoupled to damage. Parameter identification is performed in bending and uniaxial tests. The resulting calibrated constitutive relation is found to yield a good description of several different uniaxial tests.
On propose un modèle nonlocal de dommages pour prévoir le comportement de fendre de fatigue de trottoir. Cette relation constitutive a été mise en application dans un code fini d'élément, avec un saut adaptatif d'art de l'auto-portrait de procédé de cycle pour des calculs élevés de fatigue de cycle. L'analyse de localisation de contrainte prouve que pendant les essais axiaux de fatigue d'uni, la bifurcation due à se ramollir de contrainte se produit beaucoup plus tard que dans les essais monotoniques. L'incorporation d'une longueur interne dans le modèle constitutif est préconisée puisque le modèle devrait entourer des histoires de chargement avec des amplitudes de cycles très différentes, dans lesquels la localisation peut immobile se produire. L'influence de la longueur interne la vie de fatigue des faisceaux de recourbement est également étudiée. Le calibrage du modèle de dommages est effectué après que des effets thermiques aient été évalués et expliqués dedans une manière simplifiée, désaccouplé aux dommages. L'identification de paramètre est effectuée en le ployage et les essais uniaxiaux. La relation constitutive calibrée résultante s'avère pour rapporter une bonne description de plusieurs différents essais uniaxiaux.
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 709-719 p.
Titre : Identification and Validation of a Discrete Element Model for Concrete Titre original : Identification et Validation d'un Modèle Discret d'Elément pour le Béton Type de document : texte imprimé Auteurs : Hentz, Sébastien, Auteur ; Daudeville, Laurent, Auteur ; Donze, Frédéric V. ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique Article en page(s) : 709-719 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Discrete elements Concrete Strain rate Dynamic loads Models Elément discrets Concret Taux de contrainte Charges dynamiques Modèles Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The Use of a three-dimensional discrete element method (DEM) is proposed to study concrete structures submitted to dynamic loading. The aim of this paper is to validate the model first in the quasistatic domain, and second in dynamic compression, at the sample scale. A particular growing technique is used to set a densely packed assembly of arbitrarily sized spherical particles interacting together, representing concrete. An important difference from classical DEMs where only contact interactions are considered, is the use of an interaction range. First, the correct identification of parameters of the DEM model to simulate elastic and nonlinear deformation including damage and rupture is made through quasistatic uniaxial compression and tension tests. The influence of the packing is shown. The model produces a quantitative match of strength and deformation characteristics of concrete in terms of Young’s modulus, Poisson’s coefficient, and compressive and tensile strengths. Then, its validity is extended through dynamic tests. The simulations exhibit complex macroscopic behaviors of concrete, such as strain softening, fractures that arise from extensive microcracking throughout the assembly, and strain rate dependency.
On propose l'utilisation d'une méthode discrète tridimensionnelle d'élément (DEM) pour étudier les structures en béton soumises au chargement dynamique. Le but de cet article est de valider le modèle d'abord dans le domaine quasistatique, et en second lieu dans la compression dynamique, à la balance témoin. Une technique croissante particulière est employée pour placer un ensemble en masse emballé des particules sphériques arbitrairement classées agissant l'un sur l'autre ensemble, représentant le béton. Une différence importante de DEMs classique où seulement des interactions de contact sont considérées, est l'utilisation d'une gamme d'interaction. D'abord, l'identification correcte des paramètres du modèle de DEM pour simuler la déformation élastique et non-linéaire comprenant les dommages et la rupture est faite par les essais axiaux de compression et de tension d'uni quasistatique. L'influence de l'emballage est montrée. Le modèle produit une allumette quantitative des caractéristiques de force et de déformation de béton en termes de module de Young, coefficient de Poisson, et résistances compressives et à la traction. Puis, sa validité est prolongée par les essais dynamiques. Les simulations montrent les comportements macroscopiques complexes du béton, tels que la contrainte se ramollissant, des ruptures qui résultent de la microfissuration étendue dans toute l'assemblée, et de la dépendance de taux de contrainte.
En ligne : mail:sebastien.hentz@inpg.fr, laurent.daudeville@inpg.fr, frederic.donze@hmg.inp [...] [article] Identification and Validation of a Discrete Element Model for Concrete = Identification et Validation d'un Modèle Discret d'Elément pour le Béton [texte imprimé] / Hentz, Sébastien, Auteur ; Daudeville, Laurent, Auteur ; Donze, Frédéric V. ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique . - 709-719 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
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Mots-clés : Discrete elements Concrete Strain rate Dynamic loads Models Elément discrets Concret Taux de contrainte Charges dynamiques Modèles Index. décimale : 621.34/624 Résumé : The Use of a three-dimensional discrete element method (DEM) is proposed to study concrete structures submitted to dynamic loading. The aim of this paper is to validate the model first in the quasistatic domain, and second in dynamic compression, at the sample scale. A particular growing technique is used to set a densely packed assembly of arbitrarily sized spherical particles interacting together, representing concrete. An important difference from classical DEMs where only contact interactions are considered, is the use of an interaction range. First, the correct identification of parameters of the DEM model to simulate elastic and nonlinear deformation including damage and rupture is made through quasistatic uniaxial compression and tension tests. The influence of the packing is shown. The model produces a quantitative match of strength and deformation characteristics of concrete in terms of Young’s modulus, Poisson’s coefficient, and compressive and tensile strengths. Then, its validity is extended through dynamic tests. The simulations exhibit complex macroscopic behaviors of concrete, such as strain softening, fractures that arise from extensive microcracking throughout the assembly, and strain rate dependency.
On propose l'utilisation d'une méthode discrète tridimensionnelle d'élément (DEM) pour étudier les structures en béton soumises au chargement dynamique. Le but de cet article est de valider le modèle d'abord dans le domaine quasistatique, et en second lieu dans la compression dynamique, à la balance témoin. Une technique croissante particulière est employée pour placer un ensemble en masse emballé des particules sphériques arbitrairement classées agissant l'un sur l'autre ensemble, représentant le béton. Une différence importante de DEMs classique où seulement des interactions de contact sont considérées, est l'utilisation d'une gamme d'interaction. D'abord, l'identification correcte des paramètres du modèle de DEM pour simuler la déformation élastique et non-linéaire comprenant les dommages et la rupture est faite par les essais axiaux de compression et de tension d'uni quasistatique. L'influence de l'emballage est montrée. Le modèle produit une allumette quantitative des caractéristiques de force et de déformation de béton en termes de module de Young, coefficient de Poisson, et résistances compressives et à la traction. Puis, sa validité est prolongée par les essais dynamiques. Les simulations montrent les comportements macroscopiques complexes du béton, tels que la contrainte se ramollissant, des ruptures qui résultent de la microfissuration étendue dans toute l'assemblée, et de la dépendance de taux de contrainte.
En ligne : mail:sebastien.hentz@inpg.fr, laurent.daudeville@inpg.fr, frederic.donze@hmg.inp [...]
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 720-732 p.
Titre : Adaptative Resolution of Localized Damage in Quasi-Brittle Materials Titre original : Résolution Adaptative des Dommages Localisés en Matériaux Quasi Fragiles Type de document : texte imprimé Auteurs : Patzák, Bořek, Auteur ; Jirásek, Milan, Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique Article en page(s) : 720-732 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Damage Brittleness Material properties Anisotropy Cracking dommages Fragilité Propriétés matérielles Anisotropie Criquage Résumé : This Paper presents an adaptive mesh refinement technique suitable for the resolution of highly localized damage in concrete and other quasi-brittle materials. The objectivity of the description of softening is ensured by using regularized material models based on the concept of nonlocal averaging, which is applied to isotropic and anisotropic damage formulations. The distributions of strain and internal variables produced by such regularized models are continuous, which facilitates the projection of information from one finite element mesh onto another. However, not all mapping algorithms for the transfer of internal variables preserve the basic characteristics of the localized process zone. The paper evaluates and compares three mapping algorithms, which are based on the closest-point transfer, least-squares projection, and shape-function projection. It also briefly comments on other important components of a complete adaptive strategy, i.e., on the error indicator, refinement rules, and mesh generator. The efficiency of the proposed strategy is illustrated by examples that treat straight as well as curved crack trajectories. The underlying material model is a nonlocal integral formulation of anisotropic damage based on the microplane concept.
Cet Article présente une technique adaptative d'amélioration de maille appropriée pour la résolution des dommages fortement localisés en béton et d'autres matériaux quasi-fragiles. L'objectivité de la description de se ramollir est assurée en employant les modèles matériels régularisés basés sur le concept de faire la moyenne non-local, qui est appliqué aux formulations isotropes et anisotropes de dommages. Les distributions de la contrainte et des variables internes produites par de tels modèles régularisés sont continues, qui facilite la projection d'information d'une maille finie d'élément sur des autres. Cependant, non tous les algorithmes traçants pour le transfert des variables internes préservent les caractéristiques de base de la zone de processus localisée. Le papier évalue et compare trois algorithmes traçants, qui sont basés sur le transfert de point le plus étroit, la projection des moindres carrés, et la projection de fonction de forme. Il présente également brièvement ses observations sur d'autres composants importants d'une stratégie adaptative complète, c.-à-d., sur l'indicateur d'erreur, les règles d'amélioration, et le générateur de maille. L'efficacité de la stratégie proposée est illustrée par les exemples qui traitent directement aussi bien que la trajectoire incurvée de fente. Le modèle matériel fondamental est une formulation intégrale nonlocal des dommages anisotropes basée sur le concept d'micro-avion.
DEWEY : 620.1 AME En ligne : milan.jirasek@epfl.ch [article] Adaptative Resolution of Localized Damage in Quasi-Brittle Materials = Résolution Adaptative des Dommages Localisés en Matériaux Quasi Fragiles [texte imprimé] / Patzák, Bořek, Auteur ; Jirásek, Milan, Auteur ; Anandarajah, A. Rajah, Editeur scientifique . - 720-732 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 720-732 p.
Mots-clés : Damage Brittleness Material properties Anisotropy Cracking dommages Fragilité Propriétés matérielles Anisotropie Criquage Résumé : This Paper presents an adaptive mesh refinement technique suitable for the resolution of highly localized damage in concrete and other quasi-brittle materials. The objectivity of the description of softening is ensured by using regularized material models based on the concept of nonlocal averaging, which is applied to isotropic and anisotropic damage formulations. The distributions of strain and internal variables produced by such regularized models are continuous, which facilitates the projection of information from one finite element mesh onto another. However, not all mapping algorithms for the transfer of internal variables preserve the basic characteristics of the localized process zone. The paper evaluates and compares three mapping algorithms, which are based on the closest-point transfer, least-squares projection, and shape-function projection. It also briefly comments on other important components of a complete adaptive strategy, i.e., on the error indicator, refinement rules, and mesh generator. The efficiency of the proposed strategy is illustrated by examples that treat straight as well as curved crack trajectories. The underlying material model is a nonlocal integral formulation of anisotropic damage based on the microplane concept.
Cet Article présente une technique adaptative d'amélioration de maille appropriée pour la résolution des dommages fortement localisés en béton et d'autres matériaux quasi-fragiles. L'objectivité de la description de se ramollir est assurée en employant les modèles matériels régularisés basés sur le concept de faire la moyenne non-local, qui est appliqué aux formulations isotropes et anisotropes de dommages. Les distributions de la contrainte et des variables internes produites par de tels modèles régularisés sont continues, qui facilite la projection d'information d'une maille finie d'élément sur des autres. Cependant, non tous les algorithmes traçants pour le transfert des variables internes préservent les caractéristiques de base de la zone de processus localisée. Le papier évalue et compare trois algorithmes traçants, qui sont basés sur le transfert de point le plus étroit, la projection des moindres carrés, et la projection de fonction de forme. Il présente également brièvement ses observations sur d'autres composants importants d'une stratégie adaptative complète, c.-à-d., sur l'indicateur d'erreur, les règles d'amélioration, et le générateur de maille. L'efficacité de la stratégie proposée est illustrée par les exemples qui traitent directement aussi bien que la trajectoire incurvée de fente. Le modèle matériel fondamental est une formulation intégrale nonlocal des dommages anisotropes basée sur le concept d'micro-avion.
DEWEY : 620.1 AME En ligne : milan.jirasek@epfl.ch
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) . - 741-745 p.
Titre : Numerical Assessment of the Influence of End Conditions on Constitutive Behavior of Geomaterials Titre original : Evaluation Numérique de l'Influence des Etats de Fin sur le Comportement Constitutif de Geomaterials Type de document : texte imprimé Auteurs : Jeremic, Boris, Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique ; Sture, Stein ; Yang, Zhaohui, Auteur Article en page(s) : 741-745 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Elastoplasticity Constitutive relations Geomaterials Laboratory tests Elastoplasticité Relations constitutives Géomaterials Essais en laboratoire Résumé : In this paper, we investigate the behavior of elastic–plastic specimens during testing in a triaxial apparatus. In particular, an investigation of the influence of a number of imperfections on the observed behavior of a specimen is performed. To this end, we present influences of end platen friction, end platen inclinations, and the shape of specimen on what we broadly understand by “constitutive behavior.” We investigate the issues related to the constitutive as opposed to boundary value behavior or elastic–plastic specimens. We present a number of examples to illustrate the differences between different types of response, which are usually, and wrongly, just called the constitutive behavior.
En cet article, nous étudions le comportement des spécimens en plastique élastiques pendant l'essai dans un appareil à trois axes. En particulier, une recherche sur l'influence d'un certain nombre d'imperfections sur le comportement observé d'un spécimen est effectuée. À cet effet, nous présentons des influences de frottement de platine d'extrémité, des inclinations de platine d'extrémité, et la forme du spécimen sur ce que nous comprenons largement par "le comportement constitutif." Nous étudions les issues liées au constitutif par opposition au comportement de valeur ou aux spécimens en plastique élastiques. Nous présentons un certain nombre d'exemples pour illustrer les différences entre les différents types de réponse, qui sont habituellement, et incorrectement, a juste appelé le comportement constitutif.
DEWEY : 620.1 JOU ISSN : 0733-9399 En ligne : jeremic@ucdavis.edu [article] Numerical Assessment of the Influence of End Conditions on Constitutive Behavior of Geomaterials = Evaluation Numérique de l'Influence des Etats de Fin sur le Comportement Constitutif de Geomaterials [texte imprimé] / Jeremic, Boris, Auteur ; Manzari, Madjid T., Editeur scientifique ; Sture, Stein ; Yang, Zhaohui, Auteur . - 741-745 p.
Génie Mécanique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of engineering mechanics > Vol. 130 N°6 (Juin 2004) . - 741-745 p.
Mots-clés : Elastoplasticity Constitutive relations Geomaterials Laboratory tests Elastoplasticité Relations constitutives Géomaterials Essais en laboratoire Résumé : In this paper, we investigate the behavior of elastic–plastic specimens during testing in a triaxial apparatus. In particular, an investigation of the influence of a number of imperfections on the observed behavior of a specimen is performed. To this end, we present influences of end platen friction, end platen inclinations, and the shape of specimen on what we broadly understand by “constitutive behavior.” We investigate the issues related to the constitutive as opposed to boundary value behavior or elastic–plastic specimens. We present a number of examples to illustrate the differences between different types of response, which are usually, and wrongly, just called the constitutive behavior.
En cet article, nous étudions le comportement des spécimens en plastique élastiques pendant l'essai dans un appareil à trois axes. En particulier, une recherche sur l'influence d'un certain nombre d'imperfections sur le comportement observé d'un spécimen est effectuée. À cet effet, nous présentons des influences de frottement de platine d'extrémité, des inclinations de platine d'extrémité, et la forme du spécimen sur ce que nous comprenons largement par "le comportement constitutif." Nous étudions les issues liées au constitutif par opposition au comportement de valeur ou aux spécimens en plastique élastiques. Nous présentons un certain nombre d'exemples pour illustrer les différences entre les différents types de réponse, qui sont habituellement, et incorrectement, a juste appelé le comportement constitutif.
DEWEY : 620.1 JOU ISSN : 0733-9399 En ligne : jeremic@ucdavis.edu
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