[Constantin Shashkin]

Уважаемые господа расчетчики! Просьба откликнуться пользователей Lira, Ansys, Plaxis и других программ, в которых реализована модель Кулона Мора.
Хочу предложить для сравнения одну тестовую задачу:
плоская задача, штамп шириной 1 м, расчетная область, скажем, глубиной 10 м и шириной 20 м (естественно, можно моделировать половину области).
E=10000 кПа
gamma= 20 кПа
c=0 кПа (или 0.1, если Plaxis пожелает)
fi=30 градусов.
Штамп абсолютно жесткий (лучше вообще задачу считать в заданных перемещениях)
Скользкое днище штампа не задавать (в руководстве Plaxis применен этот нечестный прием).
Задача: построить график нагрузка-осадка.
Проблема заключается в том, что график должен при определенной нагрузке переходить в вертикальную линию (увеличение перемещений без увеличения нагрузки), что и означает классическую потерю устойчивости основания. Насколько я пробовал и у себя и в Plaxis вместо этого наблюдается неограниченное увеличение нагрузки с осадкой, т.е. задача не переходит в задачу предельного равновесия (для идеально связного грунта - все получается). Еще интересно, как выглядит в Лире график для идеально связного грунта (например, с=10 кПа, fi=0). Удалось ли им обойти подводные камни для элементов первого порядка, о которые долго бился я?
Заранее спасибо, если кто соберется провести численный эксперимент. Поверьте, вопрос не праздный.

[Simonoff]

Все картинки для задачи AMS

[AMS]

Simonoff - работает ! Но есть один нюанс....
Удельный вес 1,5 т/м3 это по СГС, сейчас это ПЛОТНОСТЬ - мера к-ва вещества в единице объема. В расчетах по предельному состоянию присутствует гравитация-сила тяжести, а она в 6 раз меньше. А как быть тогда с усилием, нагрузкой на штамп ?. Привыкли, что плотность и уд. вес грунта практически одно и то же, у них то все по другому. Как бы здесь не запутаться , а то напроектируем....

[Constantin Shashkin]

По Лире все-таки не получается. График - действительно какая-то приямая линия, а потери устойчивости нет вообще. (Могу Вас утешить, у меня и в Plaxis и в моей FEM такой же получался). Какие в Лире зоны пластики - я по рисункам не понял. Уж очень они схему наизнанку вывернули на картинках. Похоже, что на поверхность по краям зона пластики все-таки не выходит. К тому же странно, что эти зоны (судя по последней картинке) развиваются несимметрично.
После нового года сяду снова Plaxis помучаю. Уж очень интересно, почему у меня результат получался другой, чем у andsan. На каникулах выложу результаты.

Пока разрешите поздравить уважаемых форумчан с наступающим Новым Годом! Пусть нас всех в новом году больше занимают научные проблемы, а не финансовые! Пусть всякие кризисы обойдут стороной профессионалов! За сим разрешите откланяться до окончания праздников... Ну хотя бы числа до 2-го...

[AMS]

Фрагмент из упомянутой книги с графиком зависимости "осадка-нагрузка" ( P - абсолютная величина механического усилия, до критических значений нагрузка не доводилась).
Получилась практически ИДЕАЛЬНАЯ прямая, как в идеальной пружине Гука, модели Винклера. В отличие от экспериментов, проводимых в земных лабораториях в данном случае он генетически полностью очищен от всего, что связано с влиянием на сжимаемость таких структурных особенностей грунта, как физически и свободно связаной воды, жестких кристаллизационных связей и т.д. Линеная деформируемость в чистом виде и процесс может продолжается практически не ограничено, пока не завершится уплотнение многометровой толщи пыли и это могут быть значительные по величине перемещения. Не столь существенно сказывается и увеличение плотности по глубине, происходящее от самоуплотнения.

[AMS]

Сообщение от Constantin Shashkin Задача: построить график нагрузка-осадка. Проблема заключается в том, что график должен при определенной нагрузке переходить в вертикальную линию (увеличение перемещений без увеличения нагрузки), что и означает классическую потерю устойчивости основания. Насколько я пробовал и у себя и в Plaxis вместо этого наблюдается неограниченное увеличение нагрузки с осадкой, т.е. задача не переходит в задачу предельного равновесия (для идеально связного грунта - все получается). Еще интересно, как выглядит в Лире график для идеально связного грунта (например, с=10 кПа, fi=0). Удалось ли им обойти подводные камни для элементов первого порядка, о которые долго бился я? Заранее спасибо, если кто соберется провести численный эксперимент. Поверьте, вопрос не праздный.

Вполне "земные" фотографии,полученные на лабораторных работах магистрантами. Процесс нагружения модели штампа в лотке с прозрачной боковой стенкой - случай плоской деформации. Фотографии не предназначались для публикаций, диссертаций и т.д. - здесь был важен качественный результат в рамках поствленной задачи и его анализ.
На Фото 1- исходное положение. Полоски окрашенного в черный цвет песка, отдельные крашеные зерна - для фотметрических измерний перемещений в процессе нагружения при обработке результатов.
Фото 2 - начало развития пластических деформаций. Траектории частиц в виде размытых областей, полученные при открытом затворе фотоаппарата направлены вниз и в сторону. Возле края штампа (слева от подошвы) траектории частиц грунта направлены в сторону и вверх с образованием на поверхности небольшой по размерам области выпучивания.
Фото 3 - образование достаточно четко выраженной области предельного состояния, с векторами перемещений, направленных по классической схеме теории предельного равновесия. Между областью предельного равновесия и остальной части массива наблюдается тенденция к разрыву в перемещениях. Область выпучивания на поверхности увеличилась по высоте и ширине.
Фото 4 - выпор грунта с наложением экспозиции предыдущей ступени нагрузки. Разрыв достаточно четко выражен. На этой ступени нагрузки перемещения штампа с течением времени не стабилизировались и деформации ползучести перешли в прогрессирущие осадки. На графике зависимости "осадка-нагрузка" (он здесь не приведен) это состояние соответствовало вертикальной линии по оси нагрузки.
Основные выводы,качественно подтверждающие теорию предельного состояния идеально сыпучей среды:
- на границе области предельного состояния и остальной части массива грунта, находящейся в линейной и упруго-пластической стадии имеет место разрыв в перемещениях вдоль плоскости сдвига.
- вертикаль на графике S(P) обусловлена вытеснением объема грунта в зоне выпора и замещением его массивом грунта, находящегося непосредственно под штампом.
Функции, уравнения состояния грунта, описывающие нелинейные деформации, в пограничной зоне должны иметь разрыв в перемещениях. В области выпора премещения связаны с напряжениями другими уравнениями, вытекающими из теории пластического течения.
Разные функции, разные области их применения. Если в основе реализации МКЭ в решении подобных задач лежит уравнение у/п (ф/н), не имеющая разрывов, то она не покажет область выпора, бесконечных перемещений и процесс деформаций может продолжаться сколь угодно долго, теоретически бесконечно...
Необходимо каким то образом в МКЭ переключать функции так, что бы они описывали состояния грунта в зоне ее отвественности, предварительно определив ее очертания.

[EUDGEN]

Сообщение от AMS Вполне "земные" фотографии,полученные на лабораторных работах магистрантами. ... Необходимо каким то образом в МКЭ переключать функции так, что бы они описывали состояния грунта в зоне ее отвественности, предварительно определив ее очертания.

Спасибо за выставленые фотки
Редчайший наглядный материал для осмысления работы грутов основания.
Я бы добавил свои выводы:
1. Особый интерес представляет массив грунта у контакта со штампом (фундаментом) - здесь основные цифирки по осадкам(деформациям) и напряжениям. Здесь особенности работы кристалов грунта во взаимодействии друг с другом от воздействия вертикальной нагрузки.
Однозначно - грунт (система кристаллов, может самих молекул) способен сопротивляться сжимающим факторам и частично сдвигающим от распора за счет трения частиц грунта. Растягивающие "способности" условной кристалической решетки грунта должны исключаться, как недееспособные. Зависимости сигма-епселон в МКЭ это должны описывать. Поправьте, но я не уверен, что даже в ПЛАКСИСе это реализовано. И знаете на основание чего? Процесс деформирования указанных зон происходит во времени: возведение-нагружение- и просто время жизни сооружения. При этом характер изолиний деформирования (напряжения) может меняться качественно т.е. порог от сжатия до "растяжения" в изолиниях должен отслеживаться и это д.б. корректироваться в соотношениях для МКЭ, а это высший пилотаж...и трудноформализуемый аспект.
2. Соглашусь, что Ваши фотки не самый правдоподобный случай фиксации
натурного процесса, но даже здесь качественно заметно, что толща деформирования ничего общего с ГСТ не имеет, т.е. зона послойного суммирования значительно выше, чем расчетная по СНиПу.
Понимаю, что наука-эксперимент-нормы как-то связаны, но в представленном виде в СНиПах это вызывает сомнение...
3. Надежд мало, что мы здесь, на форуме, кардинально что-либо изменим, но ликбез, в какой-то степени, осуществим (я это о себе).
Не хватает прозрачности нашим "исследованиям", а именно: реальный эксперимент-численные обобщения и зависимости-прикладное применение в программах МКЭ и сопоставление с существующими нормами в СНиПе ( СП). Да, это уже близко к науке...а мы работаем сапками и надеемся на жизненный опыт и инженерную интуицию, а это, признаюсь, не есть хорошо.
4. Огорчает, что многие из выступающих скупо делятся опытом реальной работы - либо боятся расшифроваться, либо опасаются быть заклеванными критиками... а зря, климат на форуме доброжелательный и без сомнения несет позитивную составляющую в росте профессионализма. Вам лично AMS я благодарен практически за все сообщения.
Удачи в Новом году и хорошего тонуса во всех меридианах.

[AMS]

Сообщение от EUDGEN 2. Соглашусь, что Ваши фотки не самый правдоподобный случай фиксации натурного процесса ... 3. ... Не хватает прозрачности нашим "исследованиям", а именно: реальный эксперимент-численные обобщения и зависимости-прикладное применение в программах МКЭ и сопоставление с существующими нормами в СНиПе ( СП). Да, это уже близко к науке... Удачи в Новом году и хорошего тонуса во всех меридианах.

Спасибо EUDGEN за поздравления, но они так думаю относятся ко всем форумчанам...
В приведенном примере рассматривался случай песчаного основания, при котором имел место односторонний выпор. Со стороны пригрузки выпор не наблюдался, а имел место процесс взаимодействия областей сдвигов с окружающим объемом грунта. К сожалению разрешение выставленных фото не позволяет выявить то, что получили по результатам построения полей перемещений по данным фотометрических измерений. В этой схеме можно было одновременно качественно проследить влияние пригрузки на процессы, происходящие в основании при разном относительном заглублении подошвы штампа.
Необходимо отметить, что в пластичных грунтах, как показали опыты, наступление предельного состояния, как правило вне зависимости от величины пригрузки соотвествует такому развитию сдвигов, при котором существенно возрастает интенсивность осадки, без образования на поверхности выпора и значительных по протяженности разрывов, наблюдающихся в основном у краев подошвы штампа.
Грунты промежуточного вида сочетают многообразие уравнений состояния, расчетных схем, проявляющихся в многообразии кинематики процесса и в их реализации и состоит исскуство моделирования !

[topos2]

Ну, с Новым годом!
Перед тем как уехать, и расслабится, добавлю по теме еще два рисунка. Правда они старые (30-г), сделанные разными людьми (один из дисс. Далматова), но как красиво. Очень хочется посмотреть кинематику процесса, хорошей высокоскоростной съемкой.

[AMS]

Сообщение от topos2 ..... Очень хочется посмотреть кинематику процесса, хорошей высокоскоростной съемкой.

Это не скоростная съемка, а с открытым затвором с выдержкой 1-3 секунды. Скоростная съема с закрепленным на подвеске фотоаппаратом позволит выявить очертание ядра под штампом, если оно образовалость в конкретных условиях, сочетающих состояние грунта и историю нагружения...
Проблема в том, что крупнодисперсные грунты позволяют сделать аналогичниые снимки, но с тонкодисперсными грунтами, в особенности с глинами пластичной консистенции исследовать кинематику процессаа крайне затруднительно...

[topos2]

Сообщение от AMS Это не скоростная съемка, а с открытым затвором с выдержкой 1-3 секунды. ...

Поэтому и хочется посмотреть высокоскоросную съемку.

[Pooh]

Simonoff а можно Вашу схему увидеть? У меня не так вышло.

[DEM]

Constantin Shashkin
А вот с этими работами вы случайно не знакомы.
Я просто заинтересовался пока вот этой темой, с последующим переходом на расчет ф-ных плит на свайном основании, по типу тех что приведены выше. Но дело в том методики расчета которые представили в Геотек, мне немного не понравились.

[Simonoff]

Сообщение от Pooh Simonoff а можно Вашу схему увидеть? У меня не так вышло.

Не вопрос , завтра выложу . А как у Вас вышло ??? Если не секрет ...

[Constantin Shashkin]

Как обещал, публикую отчет по своим исследованиям данного вопроса (правда, с большим опозданием). Для удобства чтения с картинками отчет сформирован в файл doc (в приложенном архиве). Интересно было бы услышать комментарии, а также расчеты данной задачи по другим программам (Ansys, тут где-то еще z-soil упоминали и др.). Вопрос, вообще говоря, весьма существенный. Не будем пока углубляться в опыты, пока стоит чисто теоретическая задача: получить в МКЭ для модели Кулона-Мора (или близкой Друкера-Прагера Ansys) предельное состояние и предельную нагрузку.

[Anton.g]

Здравствуйте!
с опозданием, но графики прямые.

[Anton.g]

предлагаю продолжить обсуждение данной темы после прочтения новой статьи

[Constantin Shashkin]

Статья достаточно загадочная. Я, честно говоря, очень не люблю открытия в науке, когда возникает "новое слово", отрицающее все имеющиеся представления. Очень часто это оказывается откровенным шарлатанством. Чтобы аргументированно изложить позицию по данной статье, нужно хоть что-то понять в методике расчета на которую она ссылается, но которая в ней не изложена. Поэтому изложу просто свои сомнения:
1. Идея Вялова о развитии микротрещин понята как-то весьма своеобразно. Я эту теорию внимательно изучал, но ничего подобного идеям автора статьи там не нашел.
2. Идея использования для расчета погружения штампа нелинейной упрочняющейся модели грунта, мягко говоря, не нова. Возьмите модель HSM программы PLAXIS - и вперед. Только вот "открытие" удалось сделать только автору, что несколько настораживает.
3. Я вообще с трудом понимаю, что физически представляет собой трещина в воздушно-сухом песке. Как ее можно увидеть?
4. Опытное обоснование статьи весьма неубедительно. Где-то кто-то нащупал разуплотнение под штампом. Между тем это все просто проверить. Возьмите ящик с песком и проверьте! Покажите результаты, опишите методику опыта и т.п. Вообще в нормальной науке процесс происходит так: одна лаборатория делает открытие и публикует условия опыта. Другие лаборатории повторяют опыт и после этого происходит признание научного факта. Это только в нашей несчастной науке все как-то иначе.

В целом все это очень сомнительно. Модели грунта, в том числе и сложные нелинейные, пока очень условны и ожидать от них открытий "на кончике пера" трудно.

Теперь кратко изложу мои дальнейшие результаты по рассматриваемой теме. Как показало сравнение задач, при измельчении сетки в PLAXIS графики становятся более прямыми, а решение с 6-узлоовыми элементами и с 15-узловыми элементами сходятся к одной величине предельной нагрузки для рассматриваемой задачи примерно 150 кПа (графики выложу на днях). Такая несущая способность ближе всего к формуле Meyerof, но существенно отличается от формул СНиП и Березанцева. Путь, по которому в PLAXIS получают такое решение, разгадать пока не удалось. Равно как и повторить результат у себя в программе.
По материалам, любезно присланным мне СергеемД, следует, что по Ansys получаются несколько большие величины для рассматриваемой задачи, чем по PLAXIS, что ближе к нашему СНиП. Возможно, это связано с разбивкой, а также с тем, что решение выполнялось в нагрузках. Остается интересным сопоставить в этом вопросе PLAXIS и ANSYS.

Честно говоря, сама задача меня очень заинтересовала. Сейчас мы в лаборатории активно занялись штамповыми опытами с песком. Я понимаю, что мы далеко не первые в этой области , но хочется "потрогать" своими руками. Свойства песка детально изучены в трехосных испытаниях. Напрашивается вопрос, получится ли по трехосным испытаниям предсказать штамповые, или на это механика грунтов не способна?
Пока результаты опытов странные и попахивают "открытиями" которые я очень не люблю (о чем и писал вначале). Уж очень большая несущая способность штампиков получается.

[Pooh]

Сообщение от Simonoff Не вопрос , завтра выложу . А как у Вас вышло ??? Если не секрет ...

Вот, что у меня вышло по Лире, по-моему, вполне нормально.

[Simonoff]

Pooh ? прошу прощения , запамятовал ...
в архиве файл версии 9.4 r7 исходные данные в названии файла .
P.S. Сравнил вашу схему со своей , пока не нашел несоответствий ни в жесткостных характеристиках ни в МОНТАЖе ни в конечной нагрузке . В то что это все из за сетки , мало вериться . Непротив в привате поковырять её ??? или в аське ???

[engineer+]

У Pooh грунт "проскальзывает" по подошве фундамента (перемещения объединены толь по Z). У меня в Лире при этом осадки возрастали (как и при измельчении сетки), но предельного состояния, увы, не было. Причем в Лире при просмотре стадий загружения хорошо виден выход зон пластических деформаций (развития сдвигов) на поверхность.