view in publisher's site

A numerical study on interface shearing of granular Cosserat materials

This article presents the interface shearing behaviour of a granular soil layer in contact with a bounding structure under motion. For this purpose, an elasto-plastic Cosserat continuum model (EPCCM) and finite element method (FEM) in the updated Lagrange frame are employed. Plane quasi-static shearing of a granular soil layer, bounded by upper and lower rigid boundaries with different surface roughness conditions, is simulated under free dilatancy and constant vertical pressure. Herein, the additional Cosserat kinematical boundary constraints along the bounding surfaces allow a more detailed description of the surface roughness. Specific emphasis is given to the effects of surface roughness as well as the boundary conditions of the entire system on the shear behaviour of layer. According to the obtained results, the shear band location is different in an infinite or finite shear layer depending on the adopted boundary constraints. Further numerical simulations of plane interface shearing are also carried out here using discrete element method (DEM), complementary to Cosserat FE analyses, to better understand the micro-mechanics of granular media near interfaces. FE results are compared with those of experiments as well as DEM simulations and reasonable agreements are seen. The evolution and distribution of state variables and polar quantities in DEM simulations are in proper accordance with the predictions of Cosserat FE model.

مطالعه عددی برش سطح مشترک مواد دانه‌ای کاسسرات

این مقاله رفتار برشی سطح مشترک یک لایه خاک دانه‌ای در تماس با یک ساختار مرزی تحت حرکت را نشان می‌دهد. برای این منظور، از یک مدل پیوسته کوسرات الاستو - پلاستیک (EPCCM)و روش آلمان محدود (FEM)در قاب به روز شده لاگرانژ استفاده شده‌است. برش شبه استاتیکی صفحه‌ای یک لایه خاک دانه‌ای، محصور شده با مرزه‌ای صلب بالا و پایین با شرایط زبری متفاوت، تحت اتساع آزاد و فشار قائم ثابت شبیه‌سازی شده‌است. در اینجا، محدودیت‌های اضافی مرز کینماتیک کوسرات در امتداد سطوح مرزی توصیف دقیق تری از زبری سطح را ممکن می‌سازد. تاکید ویژه‌ای بر اثرات زبری سطح و همچنین شرایط مرزی کل سیستم بر رفتار برشی لایه دارد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده، موقعیت باند برشی در یک لایه برشی نامحدود یا محدود بسته به محدودیت‌های مرزی اتخاذ شده متفاوت است. شبیه‌سازی‌های عددی بیشتر برش سطح مشترک نیز در اینجا با استفاده از روش آلمان گسسته (DEM)، مکمل تحلیل‌های کسیسرات FE، برای درک بهتر میکرو مکانیک رسانه‌های دانه‌ای نزدیک رابط‌ها انجام شده‌است. نتایج FE با نتایج آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌های DEM مقایسه شده و توافقات منطقی دیده می‌شود. تکامل و توزیع متغیرهای حالت و کمیت‌های قطبی در شبیه‌سازی‌های DEM مطابق با پیش‌بینی‌های مدل کوسرات FE می‌باشد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Civil and Structural Engineering
  • ترجمه مقاله Civil and Structural Engineering
  • مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • ترجمه مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • مقاله Environmental Engineering
  • ترجمه مقاله Environmental Engineering
  • مقاله مهندسی محیط‌ زیست
  • ترجمه مقاله مهندسی محیط‌ زیست
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.