Numerical modelling of the cyclic torsional shear test on granular media
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Date
2016
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Abstract
En esta investigación fue modelado un ensayo de corte cíclico de torsión utilizando el método de los elementos discretos 3D (DEM). Los resultados se comparan frente a datos experimentales y se discuten los aspectos micro-mecánicos del suelo durante el ensayo. En particular, el énfasis de la investigación es estudiar la homogeneidad de las deformaciones durante esta prueba de laboratorio, y comparar el comportamiento micro-mecánico de la muestra de suelo para diferentes niveles de deformación. La investigación experimental se realizó con un material sintético de esferas de vidrio que simula un suelo, lo que simplifica el modelamiento y la calibración ya que las fuerzas de interacción normales no inducen rotación de las partículas. Se estudió una granulometría uniforme y otra no uniforme para evaluar el rol de la granulometría del suelo en los resultados experimentales y su modelación mediante DEM.La etapa de calibración consistió en un ajuste de la fricción de contacto de partículas usando un modelo DEM del ensayo de corte directo basado en el trabajo de Salazar et al. (2015). A continuación, se desarrolló el modelo de ensayo de corte torsional utilizando las propiedades del material calibrado en el paso anterior. Ambos modelos y pruebas experimentales utilizaron la misma granulometría y tamaños de partícula. En este estudio se demuestra que el modelo del ensayo de torsión puede reproducir correctamente los ciclos de histéresis tanto en inclinación como amplitud. Por lo tanto, se obtuvo una estimación robusta para el módulo de corte secante y factor de amortiguamiento en diferentes niveles de distorsión angular. Con esto, fue posible construir una curva de degradación de la rigidez y de aumento de amortiguamiento y comparar con los datos experimentales obtenidos a partir de ensayos de torsión cíclica. Se muestra que la distribución de tensiones y deformaciones en la muestra se concentran cerca de la parte superior a medida que aumenta la amplitud del giro, es decir, distinto al supuesto estándar de distribución de deformación uniforme.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2016