Un problème principal lors de l'utilisation de modèles de matériaux non linéaires est souvent constitué par les paramètres de matériau nécessaires à cet effet. Cela vaut également pour le modèle de matériau sol à durcissement modifié utilisé dans cet article. Cet article technique aborde l'ajustement itératif de ces paramètres par le biais de la comparaison des données de mesure publiées et des résultats de la simulation EF. Cette étude est inspirée de la publication de Bower et al. [1], qui se réfère elle-même à la publication de la description du modèle de matériau original sol à durcissement par Schanz et al. [2].
Cependant, contrairement à la publication de Bower et al. [1], la géométrie réelle du spécimen n’a pas été utilisée ici, mais un élément cubique unique d’un mètre de côté. Cela réduit considérablement le temps de calcul. Comme les modèles de matériaux sont appliqués au niveau des éléments, des paramètres de matériau fiables devraient pouvoir être déterminés en reproduisant correctement les conditions d'essai réelles. L’appui a été appliqué sur les coins lors de ces tests sur élément unique et l’application de la charge s'est faite par le biais de déplacements contraints en ligne. Pour une prise en compte correcte des états antérieurs, le module complémentaire Analyse des phases de construction a été utilisé. Dans les trois premières phases de construction, l’équilibre pour la structure non déformée est déterminé pour l’initialisation des conditions d’essai. La première phase de construction comprend l’activation de la géométrie et des conditions aux limites avec des propriétés matérielles linéarisées pour les deux modèles. Ensuite, les propriétés matérielles non linéaires sont activées. Ensuite, l’application de la charge isotrope, le cas échéant, est suivie de l’entrée des charges d’essai, pour lesquelles les appuis linéiques déformés de force sont activés.
- Manuel en ligne Analyse géotechnique pour RFEM 6
- Manuel en ligne de l'Analyse des phases de construction (CSA) pour RFEM 6
- Manuels en ligne Paramètres d'analyse statique
- Manuel RFEM 6 | Structure | Objets spéciaux | Modifications de la structure
La simulation de l’essai de matériau en conditions œdométriques consiste en un appui nodal fixe sur la face inférieure et un appui nodal sur la face supérieur fixé sauf en direction verticale. Seul un poids propre minimal a été appliqué, et aucune charge isotrope. L’application de la charge contrôlée par déformation a été réalisée en neuf étapes de charge et décharge alternées jusqu’à une déformation maximale de 24 mm (équivalent à 24,0 ‰). Cette application cyclique des charges a été réalisée par le biais de combinaisons de charges progressives utilisant des facteurs de multiplication paramétrés dans les paramètres pour l’analyse statique. L’image suivante montre une vue de ce modèle avec les paramètres globaux associés :
Le recalcul de l’essai de matériau triaxial a été conçu de manière similaire. L’appui nodal a été réalisé sans contrainte avec une restriction de rotation. En outre, pour correspondre aux conditions d’essai, une charge isotrope de 300 kN/m² a été appliquée. L’application de la charge d’essai a été effectuée par un déplacement imposé sur la face supérierue, sans charge et décharge cycliques, jusqu’à un déplacement vertical maximal de 150 mm. L’image suivante montre le modèle décrit.
Les modèles correspondants peuvent être téléchargés via les liens suivants :
- KB 1976 | Essai sur un élément unique - Conditions œdométriques - Modèle de sol à durcissement modifié
- KB 1976 | Test élément simple - Conditions triaxiales - Modèle de sol à durcissement modifié
Le plus problématique ici est l’ajustement à deux courbes d’essai. Pour des raisons de stabilité numérique, une cohésion minimale plus élevée de 1,0 kPa a été choisie pour la simulation des conditions triaxiales. L’image suivante montre les paramètres de matériau déterminés pour les conditions oedométriques du modèle de matériau sol à durcissement modifié :
Pour déterminer ces valeurs, une comparaison des courbes d’essai publiées avec les résultats de simulation équivalents a été effectuée, comme mentionné au début. Les diagrammes de d’analyse en chaîne implémentés dans RFEM 6 ont été utilisés à cet effet. Outre un bon aperçu du développement de chaque résultat, ceux-ci peuvent également être exportés vers Excel via l’onglet « Tableau ». Les images suivantes montrent les diagrammes de calcul déterminés lors de cette étude pour la reconstruction des essais de matériau œdométriques et triaxiaux.
L’écart entre les résultats de la simulation et les courbes d’essai de matériau peut maintenant se faire visuellement ou à l'aide de méthodes statistiques. L’image suivante montre les résultats obtenus ici par rapport aux données expérimentales publiées. Comme vous pouvez le voir, la concordance des conditions œdométriques est très bonne jusqu’à un niveau de contrainte moyen (environ 100 kPa), tandis que le comportement devient ensuite trop rigide. Les modules de chargement et déchargement sont trop bas dans les deux premiers cycles, tandis que dans le dernier, ils sont trop élevés. Dans la comparaison avec l'essai triaxial répété trois fois, il est évident que la raideur initiale est trop basse, suivie d'une courbure trop forte. Cela indique une valeur de durcissement de cisaillement (CSH) trop basse. Finalement, le niveau constant de contrainte est atteint trop tôt et reste plus bas que les courbes expérimentales (~715 kPa/760 kPa ~ 94,1 %). Le coefficient de corrélation de Pearson, qui peut être considéré comme une mesure de la dépendance de la courbe de mesure et de simulation, est, en fonction de la méthode d'interpolation pour l'attribution des valeurs mesurées, de 0,90 ou de 0,94 pour les conditions œdométriques et de 0,88 ou de 0,91 pour l'essai triaxial.
