Title of article :
Frictional Strain Hardening-softening in Experimental and Numerical Investigation of Arching Effect
Author/Authors :
Moradi, G Department of Geotechnical Engineering - University of Tabriz, Tabriz, Iran , Abbasnejad, A. R Department of Geotechnical Engineering - University of Tabriz, Tabriz, Iran
Abstract :
In the current paper the results of a numerical simulation that were verified by a well instrumented experimental procedure for studying the arching effect over a trapdoor in sand is presented. To simulate this phenomenon with continuum mechanics, the experimental procedure is modeled in ABAQUS code using stress dependent hardening in elastic state and plastic strain dependent frictional hardening-softening with Mohr Coulomb failure criterion applying user sub-routine. The apparatus comprises concentric circular trapdoors with different diameters that can yield downward while stresses and deformations are recorded simultaneously. As the trapdoor starts to yield, the whole soil mass deforms elastically. However, after an immediate specified displacement, depending on the diameter of the trapdoor, the soil mass behaves plastically. This behavior of sand occurs due to the flow phenomenon and continues until the stress on trapdoor is minimized. Then the failure process develops in sand and the measured stress on the trapdoor shows an ascending trend. This indicates gradual separation of the yielding mass from the whole soil body. Finally, the flow process leads to establish a stable vault of sand called arching mechanism or progressive collapse of the soil body.
Farsi abstract :
در اين مقاله نتايج شبيه سازي عددي با نتايج حاصل از مدل آزمايشگاهي جهت بررسي پديده قوس در ماسه ارائه شده است. روش آزمايشگاهي دقيقاً در نرم افزار ABAQUS مدل سازي گرديده و از رفتار سخت شدگي وابسته به تنش در قسمت الاستيك و همچنين سخت شدگي و نرم شدگي وابسته به كرنش پلاستيك همراه با معيار گيسختگي موهر- كولمب استفاده شده است. اين رفتار توسط زيربرنامه ديگري در نرم افزار تعريف گرديد. در مدل فيزيكي از دريچه هاي دايروي با اقطار مختلف و با قابليت حركت به سمت پايين همراه با ابزاربندي جهت قرائت تنش ها و جابجايي ها بهره گرفته شده است. زماني كه دريچه شروع به پايين آمدن ميكند،توده خاك بالاي دريچه در محدوده الاستيك جابهجا ميشود. سپس، بعد از يك جابهجايي مشخص، كه مقدار آن بستگي به قطر دريچه و دانسيته نسبي ماسه دارد، توده رفتار پلاستيك از خود نشان ميدهد. اين رفتار ماسه، كه بدليل بروز پديده جريان به وقوع ميپيوندد، تا آنجا كه تنش روي دريچه كمترين شود، ادامه مييابد، تا اين كه گسيختگي در توده به وقوع ميپيوندد و تنش اندازهگيري شده روي دريچه به سمت يك مقدار معين ميل ميكند. اين مرحله جدا شدگي قسمتي از توده از ماسه مجاور ميباشد و يا گسيختگي پيش رونده تا سطح ماسه ادامه پيدا مي كند كه منجر به افزايش تنش اعمال شده به دريچه مي شود.
Keywords :
Arching effect , Modified Mohr Coulomb , Frictional hardening-softening , ABAQUS
Journal title :
Astroparticle Physics