Characteristic limitations of advanced plasticity and hypoplasticity models for cyclic loading of sands
Characteristic limitations of advanced plasticity and hypoplasticity models for cyclic loading of sands
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沙子循环加载的高级塑性和亚塑性模型的特征局限性
DOI：
10.1007/s11440-021-01418-z
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
5.7
通讯作者：
M. Taiebat
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Duque;M. Yang;W. Fuentes;D. Masin;M. Taiebat
文献中的许多研究都涉及提出新的砂本构模型来模拟循环载荷。尽管在这一领域取得了相当大的进展，但其模拟功能仍存在各种限制，这些限制要么被开发人员忽视，要么没有被开发人员明确传达。其中许多限制对于最终用户来说相当重要，因此，提供对它们的讨论和分析对于应用程序和未来的发展都具有很大的价值。目前的工作致力于讨论循环加载模拟中经常观察到的七个特征限制。本研究考虑了四种高级本构模型：两个边界表面弹塑性模型和两个亚塑性模型 - 每个类别中的模型都遵循复杂性的层次顺序。 Toyoura和Karlsruhe细砂的相关循环加载实验测试数据支持了该分析。讨论的关键问题包括应力超调、循环应变累积中的单向棘轮、液化强度曲线、应变控制剪切中的应力吸引子、低弹性、循环流量计刚度以及排水预载的影响。所提出的结果详细阐述了这些相当先进的模型在模拟沙子循环加载的几个基本方面的具体局限性和能力。
Numerous studies in the literature are concerned with proposing new constitutive models for sands to simulate cyclic loading. Despite considerable progress in this area, there are various limitations on their simulation capabilities that are either overlooked or not communicated clearly by the developers. A number of these limitations are rather crucial for the end users, and therefore, providing discussion and analysis of them would be of great value for both applications and future developments. The present work is devoted to discussing seven characteristic limitations, which are frequently observed in cyclic loading simulations. Four advanced constitutive models are considered in this study: two bounding surface elastoplasticity and two hypoplasticity models—with the models in each category following a hierarchical order of complexity. Relevant cyclic loading experimental test data on Toyoura and Karlsruhe fine sands support the analysis. The key issues discussed include stress overshooting, one-way ratcheting in cyclic strain accumulation, liquefaction strength curves, stress attractor in strain-controlled shearing, hypoelasticity, cyclic oedometer stiffness, and effect of drained preloading. The presented results elaborate on the specific limitations and capabilities of these rather advanced models in simulating several essential aspects of cyclic loading of sands.
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