The influence of system compliance on collapse of triaxial sand samples


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Abstract

The observed occurrences of dynamic instability of triaxial samples of loose sand presented in the literature are considered in relation to the existence of energetically possible departure paths involving homogeneous deformations. The existence of energetically possible departure paths is investigated under small strain conditions through the sign of the second-order variation in the total energy of the whole mechanical system, comprising both the sample and the loading devices, thus taking the influence of system compliance into account. The Severn–Trent sand model is used to evaluate the second-order deformation work of the sample and no ad hoc assumption is found necessary to improve the model's response. The evolution of elastic anisotropy is measured and taken into account, revealing negligible effects. The theoretical findings prove consistent with experiments and highlight the important part played by the compliance of the loading apparatus, which can deeply affect the onset of dynamic instability, as further confirmed by new experimental evidence.RésuméOn considère les apparitions d'instabilité dynamique des échantillons triaxiaux de sable meuble présentées dans la littérature en rapport avec l'existence de cheminements de dérogation énergiquement possibles impliquant des déformations homogènes. On étudie l'existence de cheminements de dérogation énergiquement possibles dans des conditions de faibles déformations en partant du signe de variation du second ordre de l'énergie totale du système mécanique dans son ensemble, comprenant l'échantillon de même que les dispositifs de chargement, prenant ainsi en compte l'influence de la conformité du système. On utilise le modèle de sable de Severn–Trent pourévaluer le travail de déformation de second ordre de l'échantillon et on trouve qu'aucune hypothèse ad hoc n'est nécessaire pour améliorer la réponse du modèle. L'évolution de l'anisotropie élastique est mesurée et prise en compte, révélant des effets négligeables. Les résultats théoriques se sont montrés compatibles avec les expériences et mettent en lumière la partie importante jouée par la conformité de l'appareil de chargement qui peut avoir des conséquences importantes sur le début de l'instabilité dynamique comme le confirme davantage une nouvelle évidence expérimentale.

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