مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

اثر انتخاب مدل الاستیک بر رابطه تنش-اتساع تجربی ماسه کارلسروهه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، گروه ژئوتکنیک، دانشکده عمران، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استادیار گروه ژئوتکنیک، دانشکده عمران، واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.554343.3847
چکیده
رفتار تغییر حجم ماسه‌ها، طی تغییرشکل تفاضلی، که از آن با عنوان اتساع یا دیلاتاسیون یاد می‌شود، از مباحث پیچیده مکانیک خاک است. در نظر گرفتن اثر رفتار حجمی یک خاک بر تغییرشکل اعوجاجی یا تفاضلی، علاوه بررابطه‌ بین نمو کرنش پلاستیک و نمو کرنش حجمی، نیازمند تعریف رابطه تنش-کرنش تفاضلی است. بررسی های تئوری و تجربی نشان داده اند که نسبت تنش یکی از متغیرهای اصلی این رابطه است. از چنین رابطه ای، با عنوان رابطه تنش- اتساع نام برده می‌شود. در تحلیل نتایج آزمایشگاهی، محاسبه میزان اتساع مستلزم تعیین نمو کرنش‌های پلاستیک است. جداسازی نمو کرنش پلاستیک از نمو کرنش کل نیز مستلزم برآوردی صحیح از نمو کرنش‌ الاستیک است. مدل‌های الاستیک گوناگونی برای تعیین نمو کرنش الاستیک در یک تغییرشکل الاستوپلاستیک وجود دارند. در این پژوهش، با انتخاب تعدادی از مدل الاستیک نشان داده شده است که این انتخاب می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر رابطه تنش – اتساع حاصله داشته باشد. پژوهش حاضر به بررسی رفتار تنش- اتساع ماسه کارلسروهه در بارگذاری نیم- سیکل می پردازد. به منظور ارزیابی تأثیر روش‌های تعیین نمو کرنش‌های الاستیک بر رابطه تنش- اتساع، چهار رویکرد مورد بررسی قرار گرفته است. در رویکردهای اول و دوم، مدول حجمی الاستیک، با انتخاب دو تابع متفاوت برحسب تنش مؤثر میانگین تعریف می‌شود. در رویکرد سوم، مقدار مدول حجمی ثابت فرض می‌گردد و در رویکرد چهارم، اثر همبستگی میان کرنش‌های حجمی و برشی لحاظ می‌شود. نتایج حاصل با روابط تنش اتساع تئوریک پایه مانند روابط اتلاف انرژی روسکو، رابطه تنش- اتساع روو، معادلات اتلاف انرژی تیلور و نظریه بلوک لغزشی و مدل تسلیم دو سطحی ارزیابی گردیده‌اند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of elastic model selection on the experimental stress-dilatancy relationship of Karlsruhe fine sand

نویسندگان English

Reza Abdollahi 1
Hossein Javaheri Koupaei 2
Mehdi Derakhshandi 2
1 Ph. D. Candidate, Department of Civil Engineering (Geotechnical Engineering). Science and Research Branch of Islamic Azad University, Tehran. Iran
2 Assistant Professor ,of Department of Civil Engineering (Geotechnical Engineering). Science and Research Branch of Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

The volumetric behavior of sands during differential deformation, referred to as dilatancy or dilation, is considered one of the complex subjects in soil mechanics. Considering the influence of soil volumetric behavior on distortional deformation requires the definition of a differential stress–strain relationship in addition to a relationship between the increment of plastic strain and the increment of volumetric strain. Many investigations have shown that the stress ratio is one of the principal variables governing this relationship, referred to as the stress–dilatancy relationship. In the interpretation of laboratory test results, the evaluation of dilatancy requires the determination of plastic strain increments. The separation of plastic strain increments from total strain also necessitates an accurate estimation of elastic strain increments. Various elastic models have been proposed for determining elastic strain increments during elastoplastic deformation. In the present study, it is demonstrated that the selection of elastic models can significantly influence stress–dilatancy relationship. This research investigates the stress–dilatancy behavior of Karlsruhe sand under semi-cyclic loading conditions. To evaluate the influence of methods used for determining elastic strain increments on the stress–dilatancy relationship, four different approaches are examined. In the first and second approaches, the elastic bulk modulus is defined using two different functions of mean effective stress. In the third approach, a constant bulk modulus is assumed, and in the fourth approach, the coupling effect between volumetric and shear strains is considered. The obtained results are evaluated against stress–dilatancy relationships, including Roscoe’s energy dissipation relationship, Rowe’s stress–dilatancy relationship, the sliding block theory, Taylor’s energy dissipation equations, and the two-surface yield model.

کلیدواژه‌ها English

Dilatancy
Stress-Dilatancy
Volumetric strain
Elastic
Plastic
Karlsruhe fine sand

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 17 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 27 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش 06 تیر 1405