Validación numérica, teórica y experimental del método del punto material para resolver problemas geotécnicos
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10.1016/j.rimni.2015.02.008
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hdl:2117/167257
Tipus de documentArticle
Data publicació2016
EditorUniversitat Politècnica de Catalunya. CIMNE
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Abstract
Este trabajo investiga la posibilidad de utilizar el método del punto material (MPM) para resolver problemas geotécnicos cuasiestáticos de pequeñas deformaciones y problemas dinámicos que presentan grandes distorsiones. Métodos tradicionales como el método de los elementos finitos (MEF) tienen muchas dificultades para resolver los problemas de las grandes deformaciones. Por este motivo, herramientas como el MPM han adquirido importancia en los últimos años. Como cualquier herramienta nueva, es conveniente verificar su eficacia en la simulación de problemas propios de la ingeniería geotécnica. Primero se describe de forma breve la formulación matemática del MPM, y a continuación se presentan algunas simulaciones realizadas con el MPM de una cimentación superficial, un ensayo de compresión no confinada y deformaciones en un talud. A tal efecto, se ha utilizado un software de código abierto y los resultados obtenidos se han comparado con modelos de MEF, soluciones analíticas y ensayos de laboratorio reales. Los resultados muestran una concordancia cualitativa y cuantitativa, y un mejor desempeño en la simulación de las tensiones que en la de las deformaciones. El conjunto de los modelos evaluados demuestra que el MPM es una herramienta válida y útil para simular problemas propios de geotecnia de pequeñas y grandes deformaciones, aunque el MEF tradicional sigue siendo computacionalmente más eficiente para resolver problemas cuasiestáticos. This paper investigates the possibility of using the material point method (MPM) to solve small strains quasi-static problems and dynamic problems related to large distortions. Traditional methods such as the finite element method (FEM) face difficulties when large strains are involved. Therefore, tools such as the MPM have become more important in recent years. As a new tool, the MPM needs to prove its functionality for geotechnical engineering problems. In first place the MPM mathematical formulation is shortly described. Next, numerical simulations of a shallow foundation, an unconfined compression test and a slope problem are performed in an open source MPM code. The results are compared with FEM simulations, analytical solutions and real laboratory tests. The study shows qualitative and quantitative agreement when compared; a better performance of MPM for solving stresses better than strains is detected. The set of simulations validates the MPM to solve geotechnical engineering problems when dealing with small and large strains. However, the traditional FEM showed a better performance for quasi-static cases.
CitacióLlano-Serna, M.A.; Farias, M.M. Validación numérica, teórica y experimental del método del punto material para resolver problemas geotécnicos. "Revista internacional de métodos numéricos para cálculo y diseño en ingeniería", 2016, vol. 32, núm. 2.
ISSN1886-158X
0213-1315
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RIMNI320205.pdf | 2,146Mb | Visualitza/Obre |