Vibration of granular materials
- D. DUHAMEL
UR Navier
DES PONTS ET CHAUSSEES ECOLE NATIONALE
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21 November 2007 Vibration of granular materials D. DUHAMEL UR Navier DES PONTS ET CHAUSSEES ECOLE NATIONALE Outline 1. Different behaviors under vibration 2. Discrete element model 3. Long term settlement 4. Continuous model 1. Different
DES PONTS ET CHAUSSEES ECOLE NATIONALE
Settlement (≈ 10-6 mm) Deflexion (≈ 1 mm)
0.5 1 1.5 2 x 10
5
−0.05 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Nombre de cycles Tassement (mm) Blochet gauche − vréelle=320 km/h
1 vérin sollicité 3 vérins sollicités 0.5 1 1.5 2 x 10
5
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Nombre de cycles Tassement (mm) Blochet droit − vréelle=400 km/h
1 vérin sollicité 3 vérins sollicités
c ic t i i i c ic i i i
2 2 2 2
Grains de ballast, r = 5.88 mm Steel balls, r = 2.25 mm Steel balls, r = 4.75 mm Glass balls, r = 3.5 mm
The settlement increases with the acceleration Movement of grains in the partially confined case Critic acceleration at ~ 1.5g, in the partially confined case
partially confined fully confined
Ballast grains Steel balls Glass balls
0.05 0.1 0.15 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 y(m) x(m)
1.25 1.25 1.25 1.5 1 . 5 1.5 1 . 5 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 1.75 2 2 2 2 2 2 2 2 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.25 2.5 2.5 2.5 2 . 5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2 . 5 2.5 2 . 7 5 2 . 7 5 2.75 2.75 2.75 2 . 7 5 2 . 7 5 2.75 2.75 2.75 2.75 3 3 3 3 3 2 . 2 5 2.75 2 2 2.75 2.75 3 2.5 2.5 2 2 . 5 2 . 2 5 3 3 2.75 3 2.75 2.5 2.75 2.5 3 Coordination pour N=80 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 0.5 0.5 0.5 0.55 0.55 0.55 0.55 0.6 0.6 0.6 . 6 0.6 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.7 . 7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.75 0.75 . 7 5 0.75 0.75 0.75 . 7 5 0.75 0.8 0.8 . 8 . 8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.75 . 8 0.8 0.8 Densité pour N=80 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 . 5 . 5 0.5 0.5 0.5 0.55 0.55 0.55 0.6 0.6 0.6 . 6 0.6 0.6 0.65 . 6 5 0.65 . 6 5 0.65 . 6 5 . 6 5 0.7 . 7 0.7 0.7 0.7 . 7 0.7 . 7 5 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0 75 . 7 5 0.75 0.8 . 8 . 8 0.8 0.8 0.8 . 8 0.8 0.8 . 8 0.8 . 8 Densité pour N=90 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 . 2 5 1 . 2 5 1.5 1 . 5 1 . 5 1.5 1.75 1.75 1 . 7 5 1 . 7 5 2 2 2 2 2 2 2 . 2 5 2.25 2.25 2.25 2 . 2 5 2.5 2.5 2 . 5 2.5 2.5 2.5 2 . 5 2.75 2.75 2.75 2 . 7 5 2 . 7 5 2.75 2 . 7 5 2 . 7 5 2.75 2 . 7 5 2 . 7 5 2 . 7 5 2.75 2.75 2.75 3 3 3 3 3 3 3 3 2 . 5 2 . 5 2 . 7 5 2 . 7 5 2.75 2.75 3 3 3 3 3 2 2 2.75 3 3 2.75 2 2 3 3.25 3 3 3 2 . 5 2 . 2 5 2 3 3.25 2 . 2 5 2.5 2 . 2 5 3.25 2.5 2.25 2.75 3 3 Coordination pour N=70 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 0.5 0.5 0.5 0.5 0.55 0.55 0.55 0.55 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.7 0.7 . 7 0.7 0.7 . 7 0.7 0.7 . 7 5 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 . 7 5 0.8 0.8 . 8 . 8 0.8 0.8 0.8 0.8 . 8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 Densité pour N=70 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1 . 2 5 1 . 2 5 1 . 2 5 1 . 5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.75 1.75 1 . 7 5 1.75 1 . 7 5 2 2 2 2 2 2 2 . 2 5 2.25 2.25 2 . 2 5 2.25 2 . 5 2 . 5 2.5 2 . 5 2 . 5 2.5 2 . 5 2 . 5 2 . 7 5 2.75 2.75 2 . 7 5 2.75 2 . 7 5 2 . 7 5 2.75 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 1.75 1.75 1 . 7 5 3 . 2 5 3 . 2 5 3.25 3.25 2 2 2 3 3 3 . 2 5 2 2 2.75 1.5 3.25 1 . 7 5 2.75 2.75 2.75 3 . 2 5 3 . 5 2.75 3 2.5 Coordination pour N=90 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4
Positions Coordination
j i ij n
élastique linéaire unilatéral
Contrainte principale min.
déplacement vertical
Force signal by a bogie with two axles Two layers model