zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Nông - Lâm - Ngư

» Nông nghiệp

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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

11
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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.vn 1. 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 tử Cundall đề xuất [1] đã được giới thiệu là một cứng hình cầu và phần tử vách để tạo mô phương pháp số có nhiều triển vọng trong áp hình cần nghiên cứu [3]. Thông thường vật dụng đối với các bài toán địa kỹ thuật [2]. Đã liệu đất rời được mô phỏng bằng tập hợp các có rất nhiều áp dụng PP PTRR để mô phỏng hạt cầu hoặc các cụm hạt hay khối hạt. Các ứng xử của đất rời. Việc mô phỏng bao gồm phần tử vách thường được sử dụng để tạo mô phỏng các thí nghiệm, mô phỏng khối vật điều kiện biên hoặc gia tải. Các hạt trong mô liệu 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 tác chỉnh, xác định các thông số của mô hình tiếp với nhau hoặc tương tác với các vách ở các xúc 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 hình hình PFC không xác định được trực tiếp từ thí nghiệm). Các thông số này sau đó sẽ được sử cầu, nên khả năng mô tả chuyển động của các dụng 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 sử nghiệm còn giúp chúng ta nghiên cứu cơ chế dụng hạt ghép (clump) được tạo bởi các hạt và 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 một chi phí thí nghiệm thực, đặc biệt có ích cho số dạng clump được tạo thành từ ghép các hạt việc khi nghiên cứu các thí nghiệm đòi hỏi cầu với nhau như hình 4. Bên cạnh việc sử thiết bị cỡ lớn, hoặc khi các thông tin khó có dụng các cụm hạt hoặc khối hạt, mô hình thể 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 kháng thuộc vào các yếu tố: độ chặt, cấp phối hạt, lăn được trình bày bởi Ai, Chen [4]. Việc sử đặc điểm hình dạng hạt và bản thân tính chất dụng mô hình kháng lăn có ưu điểm hơn so của 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 mô nghiệm cơ học đối với đất rời bằng PP hình kháng lăn đòi hỏi phải viết mô hình PTRR 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 đầu của mô hình. 2. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM PFC3D Phần mềm PFC3D là phần mềm phương pháp phần tử rời rạc của công ty phần mềm Hình 1.Clump mô phỏng hình dạng hạt [5] 97
Tuyển 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 sát vào giới thiệu các mô hình thí nghiệm, không tiếp xúc khác nhau, sẽ tìm được tương quan trình bày chi tiết về mô hình tiếp xúc hay giữa góc nghỉ với hệ số ma sát tại tiếp xúc hình 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 xây dựng, các thí nghiệm cơ học cơ bản đối với đất 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 của vật liệu rời, bên cạnh các thí nghiệm trên còn có các thí nghiệm tiên tiến như thí nghiệm nén 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 giả chỉ trình bày về việc thiết lập mô hình PTRR Hình 3. Quan hệ giữa góc nghỉ và và mô phỏng các thí nghiệm đơn giản. Tác hệ số ma sát tiếp xúc khi sử dụng hạt giả đã làm các thí nghiệm trên mẫu chuẩn để ghép 3 phần tử (triad) có kết quả đối chứng với mô hình số. Chi tiết 3.2. Thí nghiệm nén một trục không nở các thí nghiệm đã được tác giả trình bày hông trong [5] . Trong mô hình PFC3D , hộp nén được tạo 3.1. Thí nghiệm góc nghỉ tự nhiên bởi các phần tử vách, dao nén được tạo bởi Trong mô hình PFC3D, một phễu chứa vật vách hình trụ. Đất được khởi tạo bằng tập liệu được mô phỏng bằng vách trụ, đặt trên hợp vật liệu trong hộp nén. Một thuật toán một vách phẳng nằm ngang. Các hạt được được sử dụng để tạo tập hợp trong hộp nén khởi tạo cùng với thông số về khối lượng với cấp phối hạt và độ lỗ rỗng cho trước. Mô riêng hạt. Gia tốc trọng trường được thiết lập hình được chạy tới khi đạt điều kiện ổn định. cho mô hình để các hạt lắng xuống. Các bước tiến hành thí nghiệm tuân theo Trước khi thí nghiệm, hệ số ma sát tiếp xúc đúng quy trình thí nghiệm thực tế. Áp lực được gán cho các hạt. Thí nghiệm được tiến thẳng đứng được tạo ra bằng cách cho các hành bằng việc cho phễu chứa vật liệu dịch vách phía trên hộp cắt di chuyển đi xuống chuyển lên trên, các hạt vật liệu sẽ đổ xuống (xem Hình 4). Áp lực tác dụng lên vách gia mặt phẳng ngang bởi trọng lực. Kết quả sẽ tải được tính bằng tổng các lực tiếp xúc giữa tạo ra đống vật liệu hình chóp nón (Hình 2). các hạt với vách theo phương thẳng đứng Góc nghỉ sẽ được xác định đơn giản bằng việc chia cho diện tích ngang mẫu. đo góc nghiêng của mặt chóp đó. Hình 2. Mô hình và quá trình Hình 4. Mô hình thí nghệm nén thí nghiệm góc nghỉ một trục không nở hông trong PFC3D 98
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018. ISBN: 978-604-82-2548-3 Kết quả thí nghiệm cho thấy sự thay đổi 4. KẾT LUẬN biến dạng mẫu theo độ cứng tiếp xúc giữa Bài báo đã trình bầy tóm tắt về vận dụng các hạt trong mô hình (hình 5). PP PTRR để mô phỏng các thí nghiệm cơ học đất cơ bản đối với đất rời. Các mô hình này có thể được sử dụng để hiệu chỉnh thông số tiếp xúc bằng việc so sánh và khớp kết quả thí nghiệm mô hình và kết quả thí nghiệm thực để xác định thông số mô hình. Các mô hình này cũng có thể được sử dụng để mô tả cơ chế ứng xử của đất, nghiên cứu sâu bản chất cơ chế ứng xử, rất phù hợp Hình 5. Kết quả thí nghiệm mô hình cho nghiên cứu chuyên sâu về cơ học đất và với các độ cứng tiếp xúc khác nhau cơ học vật liệu rời. 3.3. Thí nghiệm cắt phẳng 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tương tự với mẫu đất cho thí nghiệm nén [1] Cundall, P.A. (1971). A computer model for một trục. Mẫu đất được khởi tạo bằng tập hợp simulating progressive largescale vật liệu trong hộp cắt. Áp lực thẳng đứng movements in blocky rock sys tems, in được tạo ra bằng cách cho các vách phía trên Proceedings of the Symposium of the hộp cắt di chuyển đi xuống. Một thuật toán International Society of Rock Mechanics. Nancy, France. được sử dụng để điều khiển chuyển động của [2] Tuấn, N.Q. and Thảo N.B. (2016). Phương các vách này sao cho có thể duy trì áp lực nén pháp phần tử rời rạc trong địa kỹ thuật. Hội không đổi khi cắt. Nửa dưới của hộp cắt sẽ nghị khoa học thường niên trường Đại học được dịch chuyển để để cắt mẫu đất (Hình 6). Thủy lợi. Hanoi, Vietnam. [3] ITASCA Consulting Group (2008). PFC3D Version 4.0 - Theory and Background, Minneapolis, MN. [4] Ai, J., et al. (2011), Assessment of rolling Hình 6. Mô hình thí nghiệm cắt phẳng resistance models in discrete element simulations. Powder Technology. 206(3): Biến dạng đứng [mm] p. 269-282. Ứng suất cắt[kPa] [5] Tuấn, N.Q. (2016). Shafts backfilled with ballast: stability and settlement predictions via DEM simulations, in Geosciences, Geoengineering and Mining, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Germany. Biến dạng cắt [mm] Hình 7. So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả thí nghiệm thực.  = 0,3 Kết quả thí nghiệm cho thấy, sức kháng cắt của mẫu đất phụ thuộc vào hệ số ma sát tại tiếp xúc giữa các hạt (). Hình 7 là một ví dụ so sánh giữa kết quả thí nghiệm cắt mô hình và thí nghiệm cắt thực tế. 99

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.