Betreuer| Name: | Univ.Prof. Dr.Ing. Wei Wu |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 1.Beurteilende*r |
| Name: | Prof. Dr.Ing. Frank Rackwitz |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 2.Beurteilende*r |
| Name: | Assoc. Prof. Yinghui Tian |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 1. Berater |
| Name: | Assoc. Prof. Dr. Roland Kaitna |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 2. Berater |
| Name: | Dr. Chong Peng |
| Herkunftsbetrieb: | |
| Arbeit |
| Typ der Arbeit: | Dissertation |
| Sprache der Arbeit: | Englisch |
| Titel der Arbeit in Originalsprache: | SPH method for large deformation in landslide and debris flows |
| Titel der Arbeit in deutsch: | SPH method for large deformation in landslide and debris flows |
| Titel der Arbeit in englisch: | SPH method for large deformation in landslide and debris flows |
| Publikationsmonat: | 01.2024 |
| Seitenanzahl: | 146 |
| Online-Katalog der Universitätsbibliothek Bodenkultur |
| AC-Nummer: | AC17132232 |
| Abstract |
| Abstract in Deutsch: | Granulare Stoffe verhalten sich je nach Strömungsverhältnissen wie Feststoff oder Flüssigkeit. Im quasistatischen Bereich wird das Verhalten vor allem durch die Reibungskräfte zwischen den Granulaten beeinflusst, während das Verhalten beim schnellen Fließen durch Kollisionen zwischen den Granulaten bestimmt wird. Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Stoffgesetzes, die Implementation in ein auf SPH basierendes Computerprogramm sowie die numerische Untersuchung von einigen Randwertproblemen.
Unser Stoffgesetz für das feststoffähnliche und flüssigkeitsähnliche Verhalten basiert auf der Annahme, dass der Spannungstensor sich in eine quasi-statische und eine dynamische Komponente zerlegen lässt. Für die quasi-statische Komponente verwenden wir ein hypoplastisches Stoffgesetz. Für die dynamische Komponente wird das $mu(I)$ Rheologie-Modell benutzt. Unser Modell ist in der Lage, den Phasenübergang zwischen Feststoff und Fluid zu beschreiben. Ferner wird die SPH-Methode verbessert, um die Übergänge zwischen dem feststoff- und flüssigkeitsähnlichen Verhalten besser zu simulieren. Das SPH-Programm wird durch die numerische Simulation von mehreren Randwertproblemen sowie den Vergleich mit Beispielen in der Literatur validiert. |
| Abstract in Englisch: | Granular materials exhibit solid-like and fluid-like behaviors in different flow regimes. The frictional and collisional forces within the solid phase and the viscous forces in the interstitial fluid influence the deformation of the solid material. The primary objective of this thesis is to establish a constitutive model for both the solid-like and fluid-like behavior, and the corresponding SPH scheme.
First, we propose a constitutive model for the solid-like and fluid-like behavior of granular materials by decomposing the stress tensor into quasi-static and collisional components. The classical constitutive model for solid material is adopted for the solid-like behavior in the quasi-static regime, while the viscous and dilatant behaviors in the fluid-like regime are represented by a $mu(I)$ rheology model. Second, this thesis proposes an enhanced SPH scheme to bridge the gap between solid-like and fluid-like behaviors observed in granular materials. The key innovation of the proposed approach lies in the decomposition of the stress gradient into rate-independent and rate-dependent components, which are governed by the hypoplastic and $mu(I)$ constitutive relations, respectively. Lastly, we propose an improved SPH method for solid-fluid mixtures across various flow regimes, building upon the findings from the aforementioned studies. The viscous effect of interstitial fluid is incorporated into the SPH scheme through the utilization of the Stokes number. The proposed constitutive relationship and SPH schemes are validated by several numerical/experimental tests. The transition between solid-like and fluid-like flow regimes in granular materials has been successfully captured. |
| Schlagworte |
| Schlagwörter Deutsch: | Rheologie, feststoffähnlicher Fluss, flüssigkeitsähnlicher Fluss, körniges Material, SPH |
| Schlagwörter Englisch: | Rheology, Solid-like flow, Fluid-like flow, Granular material, SPH |
| Sonstiges |
| Signatur: | D-24485 |
| Organisationseinheit, auf der die Arbeit eingereicht wird: | H87300 Institut für Geotechnik (IGT) |
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