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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Simulation of Viscoplastic Material Behavior in Numerical Models

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Abstract

Granular rock salt as a strong time dependent and stress dependent material behavior. For the numerical simulation of this material behavior a new viscoplastic constitutive law was developed and implemented into a Finite-Element-(FE-)Program. The numerical simulation of the material behavior is necessary for the analysis of the stability and the serviceability of large tailings heaps and infrastructure construction in the area around these heaps. The tailings heaps occur during the production of potassium fertilizer and consist of granular rock salt. The paper explains the mathematical formulation of the new viscoplastic constitutive law which is called ViscoSalt 2017 and the implementation into a FE-Program. The salt mechanical material parameters for this constitutive law are determined by load controlled triaxial creep tests and strain rate controlled triaxial fracture tests. For the verification of the new constitutive law and the correct implementation into the FE-Program the back analysis of the triaxial tests is used. Now the new constitutive law is used for the analysis of the stability and the serviceability in engineering practice.

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Literatur
Zurück zum Zitat Ankes, A.: Untersuchung bodenphysikalischer Eigenschaften von Rückstand. Dissertation an der Fakultät für Technische Wissenschaften der Bergakademie Freiberg, Germany (1972) Ankes, A.: Untersuchung bodenphysikalischer Eigenschaften von Rückstand. Dissertation an der Fakultät für Technische Wissenschaften der Bergakademie Freiberg, Germany (1972)
Zurück zum Zitat Boley, C.: Untersuchungen zur Viskoplastizität und Festigkeit von Steinsalz. Mitteilungen des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt, Heft 48, Germany (1999) Boley, C.: Untersuchungen zur Viskoplastizität und Festigkeit von Steinsalz. Mitteilungen des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt, Heft 48, Germany (1999)
Zurück zum Zitat Brodsky, N.S.: Hydrostatic and shear consolidation tests with permeability measurements on waste isolation pilot plant crushed salt. Sandia National Laboratories, New Mexico, USA, Report Sand93-7058 (1994) Brodsky, N.S.: Hydrostatic and shear consolidation tests with permeability measurements on waste isolation pilot plant crushed salt. Sandia National Laboratories, New Mexico, USA, Report Sand93-7058 (1994)
Zurück zum Zitat Hofstetter, G., Simo, J.C., Tylor, R.L.: A modified cap model: closest point solution algorithms. Comput. Struct. 46, 203–214 (1993)CrossRef Hofstetter, G., Simo, J.C., Tylor, R.L.: A modified cap model: closest point solution algorithms. Comput. Struct. 46, 203–214 (1993)CrossRef
Zurück zum Zitat Katzenbach, R., Leppla, S., Wachter, S.: Numerical implementation of a viscoplastic constitutive equation for the research of tailings heaps. In: 17th Conference of the International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Alexandria, Egypt, vol. 1, pp. 614–617 (2009) Katzenbach, R., Leppla, S., Wachter, S.: Numerical implementation of a viscoplastic constitutive equation for the research of tailings heaps. In: 17th Conference of the International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Alexandria, Egypt, vol. 1, pp. 614–617 (2009)
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Zurück zum Zitat Wachter, S.: Dreidimensionale, zeitvariante stoffliche Modellierung von granularem Steinsalz. Mitteilungen des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt, Heft 82, Germany (2009) Wachter, S.: Dreidimensionale, zeitvariante stoffliche Modellierung von granularem Steinsalz. Mitteilungen des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt, Heft 82, Germany (2009)
Zurück zum Zitat Wallner, M.: Stability calculations concerning a room pillar design in rock salt. In: 5th Congress of the International Society for Rock Mechanics, Melbourne, Victoria, Australia, pp. D9–D15 (1983) Wallner, M.: Stability calculations concerning a room pillar design in rock salt. In: 5th Congress of the International Society for Rock Mechanics, Melbourne, Victoria, Australia, pp. D9–D15 (1983)
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Zurück zum Zitat Zhang, C., Schmidt, M.W., Staupendahl, G., Heemann U.: Entwicklung eines Stoffansatzes zur Beschreibung des Kompaktionsverhaltens von Salzgrus. Bericht Nr. 93-73 aus dem Institut für Statik der Technischen Universität Braunschweig, Germany (1993) Zhang, C., Schmidt, M.W., Staupendahl, G., Heemann U.: Entwicklung eines Stoffansatzes zur Beschreibung des Kompaktionsverhaltens von Salzgrus. Bericht Nr. 93-73 aus dem Institut für Statik der Technischen Universität Braunschweig, Germany (1993)
Metadaten
Titel
Simulation of Viscoplastic Material Behavior in Numerical Models
verfasst von
S. Leppla
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-64514-4_45