Mô phỏng các thí nghiệm đất rời bằng phương pháp phần tử rời rạc

Bài viết Mô phỏng các thí nghiệm đất rời bằng phương pháp phần tử rời rạc giới thiệu các mô hình thí nghiệm cơ học đối với đất rời bằng PP PTRR do tác giả lập thông qua sử dụng phần mềm PFC3D cùng một số kết quả bước đầu của mô hình.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng các thí nghiệm đất rời bằng phương pháp phần tử rời rạc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 MÔ PHỎNG CÁC THÍ NGHIỆM ĐẤT RỜI BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ RỜI RẠC Nguyễn Quang Tuấn Trường Đại học Thủy lợi, email: nqtuan@tlu.edu.vn1. GIỚI THIỆU CHUNG ITASCA. PFC3D sử dụng phương pháp hạt, là một dạng đặc biệt của phương pháp phần tử Phương pháp phần tử rời rạc (PTRR) do rời rạc. Trong PFC3D sử dụng các phần tửCundall đề xuất [1] đã được giới thiệu là một cứng hình cầu và phần tử vách để tạo môphương pháp số có nhiều triển vọng trong áp hình cần nghiên cứu [3]. Thông thường vậtdụng đối với các bài toán địa kỹ thuật [2]. Đã liệu đất rời được mô phỏng bằng tập hợp cáccó rất nhiều áp dụng PP PTRR để mô phỏng hạt cầu hoặc các cụm hạt hay khối hạt. Cácứng xử của đất rời. Việc mô phỏng bao gồm phần tử vách thường được sử dụng để tạomô phỏng các thí nghiệm, mô phỏng khối vật điều kiện biên hoặc gia tải. Các hạt trong môliệu rời và cả dòng chuyển động vật liệu rời. hình PFC3D là riêng rẽ và chuyển động độc Việc mô phỏng các thí nghiệm giúp hiệu lập so với các hạt khác. Các hạt này tương tácchỉnh, xác định các thông số của mô hình tiếp với nhau hoặc tương tác với các vách ở cácxúc bằng cách khớp kết quả mô phỏng với kết điểm tiếp xúc.quả thí nghiệm thực (do các thông số của mô Do phần tử cơ bản trong PFC3D là hìnhhình PFC không xác định được trực tiếp từ thínghiệm). Các thông số này sau đó sẽ được sử cầu, nên khả năng mô tả chuyển động của cácdụng để mô phỏng tính toán các bài toán địa hạt vật liệu có hình dạng bất kỳ bị hạn chế.kỹ thuật thực tế. Bên cạnh đó, mô phỏng thí Để khắc phục nhược điểm này, có thể sửnghiệm còn giúp chúng ta nghiên cứu cơ chế dụng hạt ghép (clump) được tạo bởi các hạtvà xây dựng tiêu chuẩn phá hoại của vật liệu. tròn kết khối xếp chờm lên nhau để tạo ra Thí nghiệm mô hình PTRR còn giúp giảm phần tử có hình dạng mong muốn. Ví dụ mộtchi phí thí nghiệm thực, đặc biệt có ích cho số dạng clump được tạo thành từ ghép các hạtviệc khi nghiên cứu các thí nghiệm đòi hỏi cầu với nhau như hình 4. Bên cạnh việc sửthiết bị cỡ lớn, hoặc khi các thông tin khó có dụng các cụm hạt hoặc khối hạt, mô hìnhthể đo được bằng thí nghiệm. kháng lăn tại các điểm tiếp xúc có thể được Ứng xử cơ học của đất rời chủ yếu phụ sử dụng. Tổng quan về các mô hình khángthuộc vào các yếu tố: độ chặt, cấp phối hạt, lăn được trình bày bởi Ai, Chen [4]. Việc sửđặc điểm hình dạng hạt và bản thân tính chất dụng mô hình kháng lăn có ưu điểm hơn socủa từng hạt. với việc sử dụng hạt ghép ở chỗ hạn được Bài báo này giới thiệu các mô hình thí chế số lượng phần tử. Tuy nhiên, việc tạo mônghiệm cơ học đối với đất rời bằng PP hình kháng lăn đòi hỏi phải viết mô hìnhPTRR do tác giả lập thông qua sử dụng phần riêng và các thông số mô hình rất phức tạp.mềm PFC3D cùng một số kết quả bước đầucủa mô hình.2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PFC3D Phần mềm PFC3D là phần mềm phươngpháp phần tử rời rạc của công ty phần mềm Hình 1.Clump mô phỏng hình dạng hạt [5] 97Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Trong bài báo này, tác giả chỉ tập trung Thông qua mô phỏng với các hệ số ma sátvào giới thiệu các mô hình thí nghiệm, không tiếp xúc khác nhau, sẽ tìm được tương quantrình bày chi tiết về mô hình tiếp xúc hay giữa góc nghỉ với hệ số ma sát tại tiếp xúchình dạng phần tử. giữa các hạt (Hình 3).3. CÁC MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM CƠ BẢN ĐỐI VỚI ĐẤT RỜI Góc nghỉ [độ] Trong nghiên cứu tính chất của đất xâydựng, các thí nghiệm cơ học cơ bản đối vớiđất có thể kể đến là: - Thí nghiệm góc nghỉ tự nhiên - Thí nghiệm nén một trục - Thí nghiệm cắt phẳng Ngoài ra, để nghiên cứu sâu về ứng xử củavật liệu rời, bên cạnh các thí nghiệm trên còncó các thí nghiệm tiên tiến như thí nghiệmnén ba trục, thí nghiệm cắt vòng, thí nghiệm Hệ số ma sát tại tiếp xúc [-]mẫu trụ rỗng,v.v. Trong bài báo này, tác giảchỉ trình bày về việc thiết lập mô hình PTRR Hình 3. Quan hệ giữa góc nghỉ vàvà mô phỏng các thí nghiệm đơn giản. Tác hệ số ma sát tiếp xúc khi sử dụng hạtgiả đã làm các thí nghiệm trên mẫu chuẩn để ghép 3 phần tử (triad)có kết quả đ ...