@Article{, title={Modelling The Behaviour Of Sand Under Strain-Controlled Loading BY The Finite Element Method}, author={Omar al-Farouk S. al-Damluji and Mohammed Yousif Fattah}, journal={Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا}, volume={26}, number={2}, pages={202-227}, year={2008}, abstract={Strain-controlled tests are conventional in soil mechanics laboratories. It isintended in this paper to simulate both triaxial and simple shear teststheoretically by using the finite element method. The solution of the nonlinearequations is obtained by several iterations. The Newton-Raphson withtangent stiffness method in which the stiffness matrices are tangents isadopted. The model used in this paper is the ALTERNAT model whichforms the major component of a double hardening model for the mechanicalbehaviour of sand under alternating loading.The finite element method is used in simulating the behaviour of rounduniform quartz sand under monotonic drained loading with constant meanstress and cyclic constant volume loading (undrained). The monotonic testwas conducted with constant mean stress, where the specimen wascompressed in one direction and extended in other directions while the meanstress (the average of the principal stresses) is kept constant and equal to 137kPa. It is noticed that the peak stress is occurring at very small strain(0.122). The stress-strain behaviour may be attributed to the particleroundness and grain size uniformity.In the cyclic tests, the specimen is sheared by cycling the shear strain whilethe volume was kept constant. By doing this, an undrained strain-controlledcyclic test similar to that typically done in many laboratories is numericallysimulated.It was found that the mean stress during shearing is higher than the initialconsolidation pressure. This implies that only negative pore pressures occurin the first two cycles. A careful study shows that there exists an effectivestress ratio line or zero-dilatancy line in both compression and extensionregions, beyond which the specimen dilates.

تعتبر فحوص الانفعال المسيطر عليه شائعة في مختبرات ميكانيك التربة. يهدف هذا البحث إلىتمثيل كل من فحص الانضغاط ثلاثي المحاور و فحص القص البسيط نظريا بطريقة العناصرالمحددة. يتم حل المعادلات اللاخطية بعدة محاولات حيث تعتمد طريقة مصفوفة الصلادة المماسةALTERNAT أو مصفوفة نيوتن-رافسون. إن النموذج المستعمل في هذا البحث هو لنموذجالذي يشكل المركبة الرئيسية لانموذج ثنائي التصلب يستعمل لتمثيل السلوك الميكانيكي للرملتحت تأثير أحمال متغيرة. أستعملت طريقة العناصر المحددة في تمثيل سلوك رمل مستديرالحبيبات منتظم من الكوارتز معرض إلى حمل مبزول أحادي تحت تأثير معدل إجهاد ثابت وحمل دوري غير مبزول تحت تأثير حجم ثابت.أجري الفحص الأحادي بتثبيت معدل الإجهاد حيث يتم ضغط النموذج من اتجاه معين واستطالته من الاتجاهين الآخرين بينما يبقى معدل الإجهادات الرئيسية ثابتا و مساويا إلى ١٣٧كيلوباسكال. و قد لوحظ أن إجهاد القمة يحدث عند انفعال صغير جدا ( ٠,١٢٢ )، و يمكن أنتعزى علاقة الإجهاد- الانفعال هذه إلى استدارة الحبيبات و انتظام أحجامها. أما في الفحوصالدورية فيتم قص النموذج بتكرار انفعال القص مع إبقاء الحجم ثابتا. و بهذه العملية يتم تمثيلفحص دوري غير مبزول فيه الانفعال مسيطر عليه بحالة مماثلة لما يحدث في المختبر. و قدوجد أن معدل الإجهاد خلال القص يكون أعلى من ضغط الانضمام الأولي، و هذا يعني أنهيحدث ضغط ماء سالب في الدورتين الأوليتين. و عند ملاحظة النتائج بدقة يتبين وجود خط يمثلفي كل من (Zero Dilatancy Line) نسبة إجهاد مؤثر أو ما يسمى بخط التمدد الصفريمنطقتي الضغط و الشد، و يبدأ النموذج بالتمدد خارج هذين الخطين.} }