Estudio preliminar de la representación numérica de experimentos de columna resonante en arena

Resumen

Este artículo representa un esfuerzo colaborativo que utiliza el método de elementos finitos para simular el equipo de columna resonante (CR). El objetivo es explorar cómo cambian las propiedades dinámicas del suelo con diferentes niveles de deformación. El ensayo CR, reconocido por su capacidad para analizar el comportamiento del suelo bajo cargas dinámicas, es el foco de nuestro estudio. Sin embargo, la medición precisa de las propiedades dinámicas utilizando la CR puede verse influenciada por varios factores, lo que requiere una mayor investigación. Estos factores, que incluyen la uniformidad de la deformación, fijación de la base, localización de la deformación, acoplamiento de la placa superior, forma de la muestra y uniformidad del suelo, son áreas clave de nuestra investigación. Para obtener una comprensión más profunda de los efectos de estas variables en la velocidad de onda de corte medida y la razón de amortiguamiento, realizamos un análisis de elementos finitos utilizando Abaqus/Explicit, un paquete comercial de elementos finitos basado en la mecánica de medios continuos. El modelo se basó en la configuración específica de CR en la Universidad de Waterloo. Los parámetros iniciales incluyeron las propiedades de la arena en pequeñas deformaciones (módulo de corte, coeficiente de Poisson, razón de amortiguamiento) con la deformación de corte ajustada como una variable de carga. Se aplicaron cargas de torsión a través de deformaciones de corte de 10-5 a 10-4. El tamaño del elemento de la malla de la muestra de suelo se varió de 25 mm, 10 mm, 7,5 mm y 5 mm para observar su efecto en los resultados del ensayo CR. El modelo de elementos finitos analizó la vibración libre de la muestra de arena cilíndrica después de la vibración forzada, evaluando las propiedades dinámicas. Se realizó un análisis modal de la configuración CR para verificar la influencia primaria del primer modo de torsión. Se ha propuesto un factor Z como multiplicador de la razón de amortiguamiento obtenida experimentalmente.