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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2017.tde-01092017-132955
Document
Author
Full name
Marcelo Saad Taulois da Costa
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2017
Supervisor
Committee
Nader, José Jorge (President)
Bilfinger, Werner
Hachich, Waldemar Coelho
Title in Portuguese
Desenvolvimento de modelo hipoplástico aplicável a carregamentos cíclicos.
Keywords in Portuguese
Carregamento cíclico
Plasticidade das estruturas
Abstract in Portuguese
Modelos constitutivos são relações matemáticas entre grandezas físicas que buscam descrever o comportamento dos materiais quando submetidos a ações externas. A hipoplasticidade é um modelo constitutivo desenvolvido para solos a partir de uma modificação da equação hipoelástica. Este modelo tem como principais características a existência de uma única equação constitutiva e o seu caráter não linear, o que lhe confere a propriedade de introduzir deformações irreversíveis desde o início das ações externas. Neste trabalho são estudados dois novos modelos desenvolvidos com o objetivo de melhorar as previsões para carregamentos cíclicos. O primeiro, denominado hipoplasticidade estendida, é caracterizado pela introdução de superfícies de memória e uma nova equação constitutiva específica para o recarregamento. O segundo modelo, a hipoplasticidade cíclica, é uma modificação deste último onde são introduzidos fatores capazes de modificar as superfícies de memória. Os novos modelos são primeiramente aplicados em situações teóricas para verificar sua aplicabilidade. Posteriormente, utilizando dados experimentais, é feita sua calibração e aplicação para então compararem-se as previsões teóricas com os resultados experimentais. Verifica-se que os novos modelos contemplam avanços significativos na previsão do comportamento dos solos sob carregamentos cíclicos. Para permitir um número maior de simulações foi desenvolvida uma planilha eletrônica com a capacidade de representar quantos ciclos sejam desejados, efetuar a alteração dos parâmetros do solo durante a calibração do modelo de maneira fácil e rápida, assim como visualizar para cada um dos intervalos se foi utilizada a equação geral ou a específica do recarregamento.
Title in English
Development of a hypoplastic model applicable to cyclic loading.
Keywords in English
Constitutive model
Cyclic loading
Hypoplasticity
Abstract in English
Constitutive models are mathematical relationships between physical quantities that approximate the behavior of materials when subjected to external actions. Hypoplasticity is a constitutive model developed for soils from a modification of the hypoelastic equation. The main features of this model are the existence of a unique constitutive equation and its nonlinear character, which gives it the property of introducing irreversible deformation from the beginning of external actions. In this work two new models developed in order to improve the predictions of cyclic loading are studied. The first one, which is called extended hypoplacity, has as its main feature the addition of a memory surface and the introduction of a new equation specific for reloading. The second model, cyclic hypoplasticity, which is a modification of this last one, is characterized by the introduction of factors that are capable of modifing the memory surfaces. The new models are first checked in theoretical situations to verify their applicability. Subsequently, using experimental data, the models are calibrated, applied, and then compared to experimental results. The new models include significant advances in predicting soil behavior under cyclic loading. To allow a larger number of simulations, a spreadsheet was developed with the following abilities: simulate as many cycles as are desired; easy to change soil's parameters during the calibration phase; and display for each of the intervals which of the equations was used.
 
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Publishing Date
2017-09-01
 
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