Numerische Untersuchungen zum dynamischen Tragverhalten von Sanden

Summary

A constitutive relation for statically and dynamically loaded sands is presented which accounts for nonlinear elastic and plastic behavior in both compression and shear. The material model is based on a modified Mohr-Coulomb criterion, a non-associated flow rule and a combined isotropic-kinematic hardening hypothesis. To distinguish between initial loading and unloading/reloading the well known bounding surface concept is employed. In addition, a cap-function is used to account for yielding under isotropic loading conditions. All necessary material parameters are obtained from standard triaxial tests. Finally, the application of the material model is demonstrated in finite element calculations of a dam.

Zusammenfassung

Für die konstitutive Modellierung des Verhaltens von Sanden bei statischen und dynamischen Belastungen wird ein elastoplastisches Materialgesetz vorgestellt, das sich aus einem nichtlinear elastischen sowie jeweils einem plastischen Teilgesetz für Kompressions- und Scherbeanspruchung zusammensetzt. Das Modell basiert auf einem modifizierten Mohr-Coulomb Kriterium mit nichtassozierter Fließregel sowie einer kombiniert isotrop-kinematischen Verfestigungshypothese und verwendet zur Unterscheidung von Erstsowie Ent-/Wiederbelastungsvorgängen das aus der Metallplastizität bekannte “Mehrflächen”-Konzept. Zusätzlich werden Plastizierungen bei isotropen Belastungen durch eine Kappenfunktion berücksichtigt. Alle erforderlichen Materialparameter können aus den üblichen bodenmechanischen Versuchen bestimmt werden. Ihre Ermittlung wird kurz erläutert und die Anwendung des Modells in der Finite-Element-Berechnung eines Dammes gezeigt.