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Numerical implementation of an elasto-plastic model based on the MSDPu multiaxial criterion

Ali Shirazi, Li Li, Michel Aubertin

Technical Report (2006)

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Abstract

The MSDPu criterion has been developed to represent transitional states associated with particular types ofmechanical response such as yielding, failure, and residual strength. This multiaxial criterion can be applied to awide variety of geomaterials and loading conditions. To date, its use has been limited to applications relying onrelatively simple analytical solutions. In this report, the authors present the method that has been used tointroduce the criterion into a well-known, commercially available finite difference code using an elasto-plasticframework. The report starts with a brief review of the MSDPu formulation, followed by an additionaldevelopment which includes a hardening component into the original equations. Then, the authors describe theapproach that has been used to introduce its main components into the code. Illustrative modelling resultsobtained with this new elasto-plastic model are shown, and compared to representative laboratory test andanalytical results on a circular underground opening. Finally, the main advantages, capabilities, and limitationsof the model are briefly discussed, together with ongoing work aimed at analyzing the behavior of undergroundopenings in rock mass.

Résumé

Le critère MSDPu a été développé pour représenter les états de transition associés avec certains types de réponsemécanique tels que l'écoulement inélastique, la rupture, et résistance résiduelle. Ce critère multiaxial peut êtreappliqué à une grande variété de géomatériaux et de conditions de chargements. Jusqu'à présent, son utilisation aété limitée aux applications basées sur des solutions analytiques relativement simples. Dans ce rapport, onmontre la méthode utilisée pour introduire ce critère dans un code commercial bien connu, en utilisant un cadreélasto-plastique. Le rapport commence avec une brève revue de la formulation de MSDPu, suivie d'undéveloppement additionnel pour inclure une composante d'écrouissage dans les équations originales. Par lasuite, on décrit l'approche utilisée pour implanter les composantes principales dans le code. Des résultats demodélisation obtenus avec ce nouveau modèle élasto-plastique sont montrés et comparés avec des résultatsd'essais de laboratoire représentatifs et des résultats analytiques développés pour une ouverture cylindrique.Finalement, les avantages, les capacités, et les limitations du modèle sont brièvement discutés. On résume enfincertains autres travaux en cours destinés à analyser le comportement des ouvertures souterraines dans desmassifs rocheux.

Uncontrolled Keywords

Modélisation numérique; Élasto-plasticité; Écrouissage; Cylindre à paroi épaisse; Différence finie; Numerical modelling; Elasto-plasticity; Hardening; Thick wall cylinder; Finite difference.

Subjects: 1000 Civil engineering > 1000 Civil engineering
Department: Department of Civil, Geological and Mining Engineering
Funders: Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail du Québec (IRSST), CRSNG/NSERC
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/3155/
Report number: EPM-RT-2006-08
Date Deposited: 19 Jun 2018 15:04
Last Modified: 11 Nov 2022 14:07

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  • Numerical implementation of an elasto-plastic model based on the MSDPu multiaxial criterion. (Deposited on 19 Jun 2018 15:04) [Currently Displayed]
Cite in APA 7: Shirazi, A., Li, L., & Aubertin, M. (2006). Numerical implementation of an elasto-plastic model based on the MSDPu multiaxial criterion (Technical Report n° EPM-RT-2006-08). https://publications.polymtl.ca/3155/

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