2. Solution de référence#

2.1. Méthode de calcul utilisée pour la solution de référence#

2.1.1. Déplacement \(\mathrm{DY}\)#

Le déplacement \(\mathrm{DY}\) de référence au point \(A\) , correspond au déplacement imposé.

2.1.2. Contrainte \(\mathrm{SIXX}\)#

La contrainte \(\mathrm{SIXX}\) correspond au chargement appliqué.

2.1.3. Contrainte \(\mathit{SIYY}`et déformation plastique cumulée :math:`V1\)#

Comparaison avec une solution analytique.

Calcul triaxial en conditions drainées avec une loi de DRUCK_PRAGER ou DRUCK_PRAG_N_A. Le calcul est effectué pour la loi DRUCK_PRAG_N_A (cas le plus général) et la solution peut être étendue au cas DRUCK_PRAGER en prenant \(\beta (p)=\alpha =\mathit{constante}\) .

_images/Shape4.gif

\({\sigma}_{\mathit{eq}}+\beta (p)\mathit{tr}(\sigma )-R(p)=0\)

On impose \({\sigma}_{xx}={\sigma}_{yy}=-2\mathit{MPa}={\sigma}^{0}\)

\({\sigma}_{\mathrm{eq}}=\sqrt{\frac{3}{2}}{S}_{\mathrm{II}}\)

\(S=\left(\begin{array}{c}{\sigma}_{xx}-\frac{1}{3}\mathit{tr}\sigma \\ {\sigma}_{yy}-\frac{1}{3}\mathit{tr}\sigma \\ {\sigma}_{zz}-\frac{1}{3}\mathit{tr}\sigma \end{array}\right)\) avec \(\mathit{tr}\sigma ={\sigma}_{xx}+{\sigma}_{yy}+{\sigma}_{zz}={\sigma}_{zz}+2{\sigma}^{0}\)

\(S=\frac{1}{3}\left(\begin{array}{c}-{\sigma}_{zz}+{\sigma}^{0}\\ -{\sigma}_{zz}+{\sigma}^{0}\\ 2{\sigma}_{zz}-2{\sigma}^{0}\end{array}\right)\)

\({S}_{\mathit{II}}=S.S=\frac{1}{3}\sqrt{2{({\sigma}_{zz}-{\sigma}^{0})}^{2}+{(2{\sigma}_{zz}-2{\sigma}^{0})}^{2}}\)

\({\sigma}_{\mathrm{eq}}=\sqrt{(\frac{3}{2})}{S}_{\mathrm{II}}\)

ce qui nous donne \({\sigma}_{\mathit{eq}}=\left|({\sigma}_{zz}-{\sigma}^{0})\right|={\sigma}^{0}-{\sigma}_{zz}\)

On a donc, en régime plastique: \({\sigma}_{zz}=\frac{1}{\alpha -1}(R(p)-(1+2\alpha {\sigma}^{0}))\) (1)

On a aussi \(\dot{{{\varepsilon}}^{P}}=\lambda \left(\frac{3}{2}\frac{S}{{\sigma}_{\mathit{eq}}}+\beta (p)I\right)=\dot{p}\left(\left(\begin{array}{c}1/2\\ 1/2\\ -1\end{array}\right)+\beta (p)I\right)\)

En notant \(B(p)\) la primitive de \(\beta (p)\) s’annulant en 0, il vient:

\({{\varepsilon}}^{P}=p\left(\begin{array}{c}1/2\\ 1/2\\ -1\end{array}\right)+B(p)I\)

La relation contrainte – déformation donne:

\({{\varepsilon}}_{zz}^{e}=\frac{1}{E}{\sigma}_{zz}-\frac{2\nu }{E}{\sigma}^{0}-\frac{1-2\nu }{E}{\sigma}^{0}\)

En utilisant l’expression de \({\sigma}_{zz}\) , on obtient alors:

\({{\varepsilon}}_{zz}=\frac{1}{E(a-1)}(R(p)-3a{\sigma}^{0})-p+B(p)\) (2)

Les expressions (1) et (2) donnent un paramétrage de la réponse contrainte déformation en fonction de la variable d’écrouissage \(p\) .

On donne ci-dessous les expressions de \(B(p)\) (primitive de \(\beta (p)\) s’annulant en 0), en fonction du type d’écrouissage et de loi de comportement:

  • DRUCK_PRAGER, pour tout écrouissage:

\(B(p)=\alpha p\)

  • DRUCK_PRAG_N_A, écrouissage linéaireet parabolique :

\(B(p)=\beta (1-\frac{p}{2{p}_{\mathit{ultm}}})p\)

  • DRUCK_PRAG_N_A, écrouissage exponentiel :

\(B(p)=\beta {p}_{c}(1-\exp(\frac{-p}{{p}_{c}}))\)

2.2. Grandeurs de référence#

  • Contrainte \(\mathit{SIZZ}\) au nœud \(A\)

  • Déformation plastique cumulée \(\mathrm{V1}\) au nœud \(A\)

  • Déplacement \(\mathrm{DY}\) au nœud \(A\)

2.3. Résultat de référence#

Pour la loi de comportement DRUCK_PRAGER:

Grandeur

Point

\(\mathrm{Inst}\)

Référence, écrouissage linéaire

Référence, écrouissage parabolique

\(\mathrm{SIXX}(N/{m}^{2})\)

A

\(2.0\)

\(-2.0\mathrm{E6}\)

\(-2.0\mathrm{E6}\)

\(\mathit{SIZZ}(N/{m}^{2})\)

A

\(1.07\)

\(-8.09\mathrm{E6}\)

\(-8.09\mathrm{E6}\)

\(1.16\)

\(-8.20\mathrm{E6}\)

\(-8.01\mathrm{E6}\)

\(1.34\)

\(-6.89\mathrm{E6}\)

\(-6.63\mathrm{E6}\)

\(1.53\)

\(-5.80\mathrm{E6}\)

\(-5.81\mathrm{E6}\)

\(\mathrm{V1}\)

A

\(1.07\)

\(0\)

\(0\)

\(1.16\)

\(1.99E-3\)

\(2.04E-3\)

\(1.34\)

\(6.35E-3\)

\(6.42E-3\)

\(1.53\)

\(1.09E-2\)

\(1.09E-2\)

\(\mathit{DY}\phantom{\rule{0.5em}{0ex}}(m)\)

A

\(1.07\)

\(-1.05E-3\)

\(-1.05E-3\)

\(1.16\)

\(-2.40E-3\)

\(-2.40E-3\)

\(1.34\)

\(-5.10E-3\)

\(-5.10E-3\)

\(1.53\)

\(-7.95E-3\)

\(-7.95E-3\)

Pour la loi de comportement DRUCK_PRAG_N_A:

2.4. Incertitude sur la solution#

Solution analytique