An intergranular strain concept for material models formulated as rate equations

Abstract

Summary The intergranular strain concept was originally developed to capture the small‐strain behaviour of the soil with hypoplastic models. A change of the deformation direction leads to an increase of the material stiffness. To obtain elastic behaviour for smallstrains, only the elastic part of the material stiffness matrix is used. Two different approaches for an application of this concept to nonhypoplastic models are presented in this article. These approaches differ in the determination of the elastic stress response, which is used for reversible deformations. The first approach determines an elastic response from the original material model, and the second one uses an additional elastic model. Both approaches are applied on barodesy. The simulations are compared with experimental results and with simulations using hypoplastic models with the original intergranular strain concept.

Erweiterte Anwendung der Barodesie für Finite‐Elemente‐Berechnungen

“…Das ursprüngliche ID‐Konzept ist an die mathematische Formulierung hypoplastischer Materialmodelle angepasst, womit eine direkte Anwendung auf andere Materialmodelle nicht allgemein möglich ist. Eine Erweiterung für eine größere Klasse an Materialmodellen wird von [23] vorgestellt. Die dort präsentierte Formulierung ist unabhängig von der mathematischen Formulierung des Materialmodells für große Verzerrungen, womit dieses direkt verwendet werden kann.…”

“…Eine vollständige Kalibrierung der fünf Materialparameter für die ID nach [9] ist recht aufwendig, weshalb hierfür häufig Standardwerte verwendet werden. Ein zentraler Wert, der Steifigkeitsfaktor m R , lässt sich über die Anfangsschubsteifigkeit G 0 ermitteln [23], die anhand von Laborversuchen, z. B. von [9, 36], oder empirischen Korrelationen, z.…”

“…Erweiterungen des Konzepts der ID, wie die Möglichkeit zur Steuerung der Verformungsakkumulation [19], eine spannungsabhängige Anfangssteifigkeit [20] sowie Anisotropieeffekte im Bereich kleiner Verzerrungen [41], können mit der hier verwendeten Methode direkt angewandt werden [23].…”

“…Ein möglicher Einsatz dieses Konzepts für elastoplastische Materialmodelle wird von[21,22] vorgestellt. Ein Ansatz zur allgemeineren Anwendbarkeit auf Ratengesetze wird von[23,24] vorgeschlagen. Dieser Ansatz wird nachfolgend kurz erläutert.…”

“…Materialparameter für London Ton bei σ * = 1 kPa (links) und Parameter für die Erweiterung der ID nach[23] Material parameters for London clay at σ…”