Содержание
Тип задачи:
Верификация упругопластической модели грунта с упрочнением (Hardening Soil)
Тип верифицируемых КЭ:
15-узловые элементы грунта (PLAXIS 2D)
В данном примере модель упрочняющегося грунта Hardening soil используется для моделирования различных лабораторных испытаний образцов песка с применением реальных экспериментальных данных, полученными проф. J. Desrues (Университет Жозефа Фурье, Гренобль, Франция). Лабораторные испытания были проведены для рыхлых и плотных песков. На основе этих испытаний были определены параметры модели упрочняющегося грунта, приведенные в табл. 1.
Таблица 1. Параметры модели упрочняющегося грунта (Hardening Soil) для рыхлых и плотных песков
Сначала рассмотрены стандартные испытания на трехосное сжатие при возможности дренирования (КД) для рыхлого и плотного песка. На первой фазе образец подвергается изотропному сжатию до достижения ограничивающего давления –300 кН/м². На второй фазе образец подвергается вертикальному нагружению до наступления разрушения, в то время как горизонтальные напряжения (боковое давление) остаются постоянными. Результаты этих вычислений и их сравнение с экспериментальными данными приведены на рис. 1–4.
Рисунки показывают, что результаты расчетов достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными. Можно увидеть, что поведение материала (измеренное и рассчитанное) постепенно меняется от упругого до пластического. Зависимость между девиаторным напряжением и осевой деформацией может быть аппроксимирована гиперболой.
Уровень разрушения полностью зависит от угла трения (сцепление равно нулю). Результаты испытаний для плотного песка показывают его разупрочнение после достижения максимальной нагрузки. Так как процесс разупрочнения не включен в модель упрочняющегося грунта, расчетное девиаторное напряжение остается постоянным. Кроме того, из экспериментальных данных видно, что дилатансия затухает при разупрочнении. Однако в модели упрочняющегося грунта дилатансия возрастает до бесконечности, если только ранее не была задана опция ограничения дилатансии.
Рис. 1. Результаты дренированных испытаний на трехосное сжатие для рыхлого песка. График зависимости разности главных напряжений от осевой деформации
Рис. 2. Результаты дренированных испытаний на трехосное сжатие для рыхлого песка. График зависимости объемных деформаций от осевой деформации
Рис. 3. Результаты дренированных испытаний на трехосное сжатие для плотного песка. График зависимости разности главных напряжений от осевой деформации
Рис. 4. Результаты дренированных испытаний на трехосное сжатие для плотного песка. График зависимости объемной деформации от осевой деформации
Как и в случае испытаний на трехосное сжатие, предусмотрено испытание в одометре для рыхлого и для плотного песка (табл. 1). Для моделирования испытаний в одометре использована осесимметричная область единичных размеров (рис. 5). Для этого случая подходит крупная сетка.
Результаты вычислений в сравнении с полученными данными лабораторных тестов показаны на рис. 6–7.