Micro Characterization of Deformations in Granular Materials during Shear
Notice bibliographique
Résumé
One of the greatest challenges in studying the engineering behavior of granular materials is the lack of tools for an unobstructed view of a large quantity of microscopic particles. This dissertation presents a thorough characterization of deformations in sheared granular materials. The investigation involves experimental programs, utilization of computed tomography (CT) techniques, and application of Distinct Element Method (DEM). The investigation was conducted at multi-scale (macroscopic, mesoscopic, and microscopic) to better understand the physical properties and constitutive behavior of granular materials during shear. The experiments include conducting a series of axisymmetric triaxial, miniature axisymmetric triaxial, and biaxial experiments. They were focused on dense and dry specimens tested under low confining pressures. CT was used to acquire three-dimensional (3D) images of specimens to characterize particles properties and interaction at the mesoscopic and microscopic levels. Two types of CT systems were utilized; an industrial CT system capable of scanning relatively large specimen with medium resolution, and Synchrotron Micro-Tomography (SMT) system, capable of scanning smaller specimen with much higher resolution than industrial CT system. DEM algorithm written in Particle Flow Code in 3D was employed to simulate the laboratory experiments at a wide range of confining pressure levels. Two types of granular material were used; F-75 Ottawa sand and Johnson Space Center (JSC-1A) lunar regolith simulant. Results include particle micro-characterization, spatial void ratio distributions, quantification of shear band thickness, elucidation of localization phenomenon, particle contacts, and fabric evolution and development of stress-dilatancy empirical models. The main findings include: 1) spatial variation of void ratio in a test specimen is caused by localization effect, membrane confinement, and confining pressure; 2) the interface regions near shear bands were introduced and thickness calculation procedure was proposed; 3) good correlations were found between average particle contacts and void ratio; 4) the majority of particles within the shear band orient in the x-y plane, whereas particles outside the shear band have no preferred orientation; 5) empirical models was developed to predict the peak friction and the dilatancy; 6) DEM was capable of predicting the friction angles at very low confining pressure under terrestrial and reduced gravity environments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».