Fizikai modellezés a geotechnikában Hudacsek Péter
Az előadás tartalma
A modellezésről általában
Modellezés a geotechnikában
Geotechnikai fizikai modell típusok
Kis feszültségszintű modellek
Helyreállított feszültségszintű modellek
Technológia
Modelltörvények Tipikus alkalmazási példák
Összefoglalás
Modellezés a mérnöki gyakorlatban
A modell a valóság egy kiemelt egyszerűsített szeletét vizsgálja. A mérnöki gyakorlatban a modell általában egy adott rendszer viselkedését próbálja megjósolni, egy, az eredeti rendszer viselkedését reprezentatívan bemutató másik, egyszerűsített rendszer vizsgálata segítségével (taktikai, szimulációs modell)
A determinisztikus modelleket szeretjük.
Modelljeink vagy valós fizikai, vagy absztrakt modellek
A valós fizikai modellek vizsgálata a kísérlet Elem vizsgálat Teljes méretarányú modell Kicsinyített modell Az absztrakt modellek analitikus, numerikus, statisztikai módszerekkel vizsgálhatóak.
Modellezés a geotechnikában
Az absztrakt modellek geometriai, konstitutív, perem/kezdeti érték modellekből állnak össze a vizsgálati módszert tekintve kezelhetők:
Analitikusan
Numerikusan
Fizikai:
Elem vizsgálatok → modellparaméterek
Típusvizsgálatok → adott szerkezeti elem viselkedése Valós méretarányú modellek vizsgálata egyszerűsített peremfeltételek mellett.
Kis méretarányú modellek vizsgálata egyszerűsített peremfeltételek mellett. Kis méretarányú modellek vizsgálata egyszerűsített peremfeltételek mellett, helyreállított feszültségszinten.
A geotechnikai modellezés fajtái DMW -féle osztáyozás
Tapasztalati modellek Elméleti modellek Anyagmodellek Numerikus modellek Fizikai modellek
Teljes méretarányú Kis méretarányú
Geológiai modellek
Osztályozási modellek
Tapasztalati modell - példa
Teherbírás meghatározása nyírószonda alapján
Elméleti modell - példa
Alaptörés „koheziós” talajon σa-σb=6cu
σa-σb=5.77cu
σa-σb=5.14cu
Fizikai modellek
Kis méretarányú, alacsony feszültségszintű modellek
85mm széles, síkalap függőleges terhelése során kialakuló alakváltozás mező száraz tömör homok esetében, síkbeli alakváltozási állapotban.
Kis méretarányú, kis feszültségszintű modellek
85 mm széles, síkalap függőleges terhelése során kialakuló alakváltozás mező száraz laza homok esetében, síkbeli alakváltozási állapotban.
Kis méretarányú, kis feszültségszintű modellek
A fenti sávalapok (tömör (T) és a laza (L)) teher elmozdulás diagramja
Kis méretarányú, kis feszültségszintű modellek- probléma
Kis méretarányú, kis feszültségszintű modellek- probléma
Kis méretarányú, alacsony feszültségszintű modellek- probléma
Az alacsony feszültségszint miatt eltérő mechanizmus → nem reprezentatív eredmény Az eredmény nem minden esetben skálázható Az eredmény önmagában értékelendő
Ahol mégis működik – valós méretarányú elemteszt
Tömör homok
/home/peti/Desktop/PIV/V17/piv/ 1
Hol is tartunk?
Szeretnénk geotechnikai problémákat fizikai modellek segítségével vizsgálni Mert:
numerikusan nehezen kezelhető problémák vizsg megoldást
mechanizmusokat érthetünk meg a talaj jobban tudja az anyagegyenletet mint az anyagmodelljeink
De bajban vagyunk! Mert:
a szerkezeteink túl nagyok, és általában nem vizshálhatjuk csak egyes elemeit (ellenpélda az előbb elhangzott)
a kis méretarányú szerkezetek, a talaj feszültségfüggő viselkedése miatt nem reprezentatívak
A megoldás
A probléma kezelése a modell feszültségszintjének helyreállításával
A fizikai megvalósítás eszköze a geotechnikai centrifuga
Technológia
A geotechnikai centrifuga alkalmazásának gondolata 1870-ig nyúlik vissza Az első kísérlet 1930-as években hajtották végre az egyesült államokban (bányaboltozatokkal kapcsolatos kísérletek) A 1930-1960-es években csak a Szovjetunióban folytak geotechnikai centrifuga kutatások. A nyugati világban 1970-től kezdett elterjedni a geotechnikai centrifuga használata Fő típusai:
Dob
Karos Rögzített kosaras Lengőkosaras
UWA dobcentrifuga
Lengőkaros kétkosaras centrifuga Delft
1.2m sugár
160g gyorsolás
30kg modell
Lengőkaros ellensúlyos centrifuga Dundee
3 m sugár
120g gyorsolás
1000 kg
90cm x 50cm x 60cm modell
Lengőkaros ellensúlyos centrifuga – LCPC, Franciaország
5.5 sugár
200g
2000kg modell
Centrifuga vezérlő szoba
Centrifuga vezérlő számítógép
Kísérlet vezérlő számítógép
Centrifuga tér
Meghajtás
Biztonsági érzékelők
Centrifuga
Külső centrifuga tér
Centrifuga vezérlő egység (PLC, inverter, stb.)
Tápegységek, hidraulika, pneumatika, víz, stb.
Fedélzeti számítógép Fedélzeti számítógép
DAQ PC MC IMAQ
Végrehajtó berendezésdek
Modelltörvény-feszültségek
Modelltörvény-feszültségek
Modelltörvények – potenciális áramlások
Alkalmazási példa - 1
Előzmények-tapasztalat
Numerikus modell
Túlkonszolidált kaolin centrifuga modell
BIONICS
Modell építés
Hidraulikai peremfeltételek
Alkalmazási példa -2
