Variabilidade do campo de tensão em escalas de comprimento intermediárias durante a compressão triaxial de materiais granulares

Definir um campo de tensão contínuo em um meio granular envolve uma aproximação, uma vez que a rede de forças de contato subjacente entre as partículas é inhomogênea e aleatória. A aproximação contínua introduz algum ruído ou variabilidade de base na tensão, que se torna mais significativa à medida que a escala de comprimento de interesse se aproxima do tamanho típico dos grãos. Neste estudo, os autores avaliam como a variabilidade da tensão resultante da homogeneização das forças intergranulares muda à medida que a escala de homogeneização é aumentada. Isso é feito obtendo a função de distribuição de probabilidade das tensões a partir de um grande número de simulações repetidas baseadas no método dos elementos discretos da compressão triaxial de amostras granulares. Os experimentos numéricos compartilham dimensões de amostra, protocolos de geração e tensões impostas, mas envolvem conjuntos de empacotamentos granulares gerados aleatoriamente feitos de diferentes números de partículas. Os resultados deste estudo são utilizados para propor e desenvolver um quadro geral consistente para descrever rigorosamente os campos de tensão em escalas mesoscópicas e, assim, preencher a lacuna entre as abordagens micro e macromecânicas existentes. Uma curva de backbone é obtida expressando a mudança na variabilidade da tensão à medida que a escala mesoscópica é percorrida. Os resultados deduzidos da curva de backbone estão em boa concordância com os de experimentos numéricos e físicos independentes sobre solos granulares.