Modelling of Soil Behaviour with Hypoplasticity: Another Approach to Soil Constitutive Modelling

ویرایش: 1st ed. 
نویسندگان: David Mašín  
سری: Springer Series in Geomechanics and Geoengineering 
ISBN (شابک) : 9783030039752, 9783030039769 
ناشر: Springer International Publishing 
سال نشر: 2019 
تعداد صفحات: 198 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 14 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 33,000



این کتاب چارچوب مدل‌سازی هیپوپلاستیک را توضیح می‌دهد. این به دو بخش تقسیم می شود که بخش اول به اصول هیپوپلاستی اختصاص دارد. ابتدا، ویژگی های اساسی رفتار مکانیکی خاک، یعنی خصوصیات غیر خطی و مجانبی معرفی می شود. سپس این ویژگی ها در معادلات هیپوپلاستیک ساده یک بعدی برای فشرده سازی و برش گنجانده می شوند. متعاقباً، معادل هیپوپلاستیک مدل اصلاح‌شده Cam-Clay در فضای دوبعدی با استفاده از متغیرهای تنش و کرنش برای نشان دادن شباهت‌ها و تفاوت‌های کلیدی بین فرمول‌های الاستو پلاستیک و هیپوپلاستیک ایجاد می‌شود. در نهایت، ساختار ریاضی مدل‌های هیپوپلاستیک با ردیابی توسعه تاریخی آنها، از مدل‌های آزمایش و خطا اولیه تا رویکردهای جدیدتر توضیح داده می‌شود. به نوبه خود، قسمت دوم مدل های هیپوپلاستیک خاصی را برای خاک معرفی می کند. ابتدا دو مدل مرجع برای ماسه و خاک رس تعریف شده است. پس از خلاصه کردن فرمول‌های ریاضی آنها، روش‌های کالیبراسیون شرح داده شده و مورد بحث قرار می‌گیرند. متعاقباً، رویکردهای مدل‌سازی پیشرفته‌تر پوشش داده می‌شوند: مفهوم کرنش بین دانه‌ای که اثرات سختی کرنش کوچک و بارگذاری چرخه‌ای را در بر می‌گیرد، ویسکوهیپوپلاستیسیته برای پیش‌بینی اثرات نرخ، ساختار خاک برای نشان دادن مواد ساختاری و پیوندی و ناهمسانگردی خاک. این کتاب با توصیف اشباع جزئی و اثرات حرارتی به پایان می رسد: موضوعاتی که به طور فزاینده ای برای رشته های انرژی و ژئوتکنیک محیطی اهمیت دارند.

انتخاب یک مدل سازنده و پارامترهای آن اغلب مهم ترین و در عین حال چالش برانگیزترین بخش هر عدد عددی است. تجزیه و تحلیل در مهندسی ژئوتکنیک هیپوپلاستی شامل دسته خاصی از مدل های سازنده خاک است که در اینجا به تفصیل توضیح داده شده است. این کتاب یک منبع ضروری را ارائه می‌کند، هم برای کاربران مدل که به مدل پیشرفته‌تری برای محاسبات ژئوتکنیکی خود نیاز دارند و عمدتاً به روش‌های کالیبراسیون پارامترها علاقه‌مند هستند و هم برای توسعه‌دهندگان مدل که به دنبال درک جامعی از ساختار ریاضی هیپوپلاستی هستند.

This book explains the hypoplastic modelling framework. It is divided into two parts, the first of which is devoted to principles of hypoplasticity. First, the basic features of soil’s mechanical behaviour are introduced, namely non-linearity and asymptotic properties. These features are then incorporated into simple one-dimensional hypoplastic equations for compression and shear. Subsequently, a hypoplastic equivalent of the Modified Cam-Clay model is developed in 2D space using stress and strain invariants to demonstrate key similarities and differences between elasto-plastic and hypoplastic formulations. Lastly, the mathematical structure of hypoplastic models is explained by tracing their historical development, from the early trial-and-error models to more recent approaches. In turn, Part II introduces specific hypoplastic models for soils. First, two reference models for sand and clay are defined. After summarising their mathematical formulations, calibration procedures are described and discussed. Subsequently, more advanced modelling approaches are covered: the intergranular strain concept incorporating the effects of small strain stiffness and cyclic loading, viscohypoplasticity for predicting rate effects, soil structure to represent structured and bonded materials and soil anisotropy. The book concludes with a description of partial saturation and thermal effects: topics that are increasingly important to the disciplines of energy and environmental geotechnics.

Selecting a constitutive model and its parameters is often the most important and yet challenging part of any numerical analysis in geotechnical engineering. Hypoplasticity involves a specific class of soil constitutive models, which are described in detail here. The book offers an essential resource, both for model users who need a more advanced model for their geotechnical calculations and are mainly interested in parameter calibration procedures, and for model developers who are seeking a comprehensive understanding of the mathematical structure of hypoplasticity.

Front Matter ....Pages i-xiii
Front Matter ....Pages 1-1
 Introduction  (David Mašín)....Pages 3-12
 Soil Mechanical Behaviour and Its Modelling  (David Mašín)....Pages 13-42
 Simple Scalar and Vectorial Hypoplastic Models  (David Mašín)....Pages 43-72
 Tensorial Hypoplastic Models  (David Mašín)....Pages 73-85
Front Matter ....Pages 87-87
 Hypoplastic Model for Sand  (David Mašín)....Pages 89-101
 Hypoplastic Model for Clay  (David Mašín)....Pages 103-117
 Advanced Modelling Approaches  (David Mašín)....Pages 119-189
 Concluding Remarks  (David Mašín)....Pages 191-192