단순전단시험의 주응력의 회전과 일정 연직 하중 장치 (Principal stress rotation under simple shear Loadings).

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반복단순전단시험에서 일정 연직 변위제어 constant volume ( 평면변형률 조건)

 

에서 주응력은 수평 전단하중으로 회전한다. 평면변형률 조건이 아닌 경우 반복 전단하중에

 

순응하는 연직하중을 일정하게 해야 하고 수평 하중에 순응하게 일정 연직하중을 유지해야

 

합니다. sigma 1 = constant

 

 

simple shear 단순전단

 

 

직접 단순전단시험 시의 주응력 회전현상

 

 

일정 연직 변위제어 constant volume (undrained)에서 주응력은 회전한다.

 

ASTM D6528 - 17 

Standard Test Method for Consolidated Undrained Direct Simple Shear Testing of Fine Grain Soils

 

긴 제방과 말뚝과 같은 평면 변형 조건에서 전단응력으로 주응력은 회전

 

5.3 The constant volume (undrained) strength is a function of stress conditions. In this test method, the strength is measured under plane strain conditions and the principle stresses continuously rotate due to the application of shear stress. This simple shear stress condition occurs in many field situations including zones below a long embankment and around axially loaded piles. 

제방 평면 변형율 조건 sigma σ 2 ≠ sigma σ 3 한 방향 변형률 없음

 

건물이나 기초 구조물을 지지하고 있는 흙은 외부에서 작용하고 있는 하중으로 그림 (Leroueil와 Hight, 2003) 과 같이 하중의 중심축을 기준으로 주응력 방향이 수직방향에서 점차적으로 회전하는 경향이 있다. 그림과 같이 기초구조물로 인한 하중으로 중심축을 제외한 그 이외의 위치 즉 하중의 중심축에서 벗어나면 주응력 방향의 회전 현상이 발생한다.

 

 

기초 하중에 의한 주응력 증분 방향(Leroueil와 Hight,2003)

 

 

Arthur 등(1980)은 이와 같은 주응력 방향의 회전이 흙의 거동 (예: 체적변화)에 큰 영향을 미친다는 연구결과를 발표하였으며, 그것을 Missing Parameter라 하여 주응력방향의 회전의 중요성을 강조하였다. Arthur 등(1977, 1980)그리고 Sture 등(1987)은 모든 주응력 성분을 측정할 수 있는 Directional Shear Cell(DSC)을 개발하였으며, 이 장비를 이용하여 평면변형률 조건에서 주응력 방향의 회전에 따른 변형률의 변화를 연구하였다.

 

주응력 방향의 회전이 크면 클수록 더 많은 소성변형률이 발생한다는 결과를 얻었다. 그 외 여러 연구자들(e.g., Ishihara와 Towhata, 1983; Symes등, 1982, 1988; Miura, 1985; Sayao, 1989; Wijewickreme와 Vaid, 1993)은 Torsional Hollow Cylindrical Testing 장비를 이용하여 주응력 방향의 회전에 따른 사질토의 거동을 연구하였다.

 

Directional Shear Cell(DSC)와 Torsional Hollow Cylindrical Testing 장비는 연속적인 주응력 방향의 회전이 가능하며 공시체에 작용하는 모든 응력상태를 알 수 있다. 이와 같은 실험장비는 고가이며 운용이 쉽지 않은 관계로 실험자료를 얻는 것이 어렵다. 하지만 직접단순전단시험은 장비조작이 비교적 간편하면서도 주응력 방향이 회전한다.

 

 

단순 전단시험에서 주응력의 회전

In geotechnical testing, several apparatuses have been widely used in investigating the principal stress rotation, such as the hollow cylinder apparatus, direct shear apparatus, and direct simple shear apparatus. There are a huge number of experimental data available by using these facilities under various loading conditions.

 

 

 

 

Li, Y, Yang, Y, Yu, H-S et al. (1 more author) (2018) Principal stress rotation under bidirectional simple shear loadings. KSCE Journal of Civil Engineering, 22 (5). pp.1651-1660. ISSN 1226-7988 2017, Korean Society of Civil Engineers.

 

 

adaptive control 하중제어 시 시료의 응력에 순응하여 하중제어

 

삼축압축 시험과 단순 전단시험 시 시료의 강성을 무시한 변형제어나 속도제어로 수행한다.

ASTM D5311-11 (Load Controlled Cyclic Triaxial Strength of Soil) 하중제어 시험에서

하중제어가 필요하고 하중제어 시 시료 강성에 맞게 속도를 바꿔 하중을 제어 해야 합니다.

 

To perform load controlled tests, actuator velocity targets are constantly updated and set by the system firmware, requiring use of closed-loop feedback from the apparatus load cell to successfully maintain a target load amplitude.

 

While this new control method still employs PID feedback, it additionally contains ‘Feedforward’ (FF) and system ‘Observer’ terms that assist in adjusting the actuator velocity target u in real-time, thus maintaining a more consistent load amplitude, particularly whenthe specimen stiffness is rapidly changing. Figure 8 shows a high-level component block diagram of this new adaptive control method.

 

 

New adaptive control method for GDS Dynamic TriaxialTesting System

 

 

 

3 종류 cyclic simple shear

 

GDS ELECTRO-MECHANICAL DYNAMIC CYCLIC SIMPLE SHEAR Product Code : 

 

EMDCSS 2축 adaptive control confirmware

 

VDCSS 3축

VDDCSS-CON 3축 구속압력 배압조절 가능한 셀 

 

GDS ELECTRO-MECHANICAL DYNAMIC CYCLIC SIMPLE SHEAR

Product Code : EMDCSS

The GDS Electromechanical Dynamic Cyclic Simple Shear Device (EMDCSS) is for simple shear testing, which can be upgraded to direct shear. It is capable of carrying out dynamic cyclic tests from small strain (0.005% shear strain amplitude) to large strain (10% shear strain amplitude), as well as extremely accurate quasi-static testing. This is the choice for a no-compromise simple shear machine with the greatest range of testing capability. The perfect choice for advanced commercial testing or academic research.

 

 

Dimensions	1200mm (H) x 500mm (L) X 770mm
Displacement Range	axial = +/- 25mm, shear = +/- 15mm: Accuracy = <0.1% FSO (In practice, axial range is +/-50mm to aid sample placement, however measured stroke is +/- 25mm, and shear stroke is supplied as standard with a high accuracy +/-10mm LVDT).
Displacement Resolution	24bit (i.e. +/- 20mm = <0.6μm, +/- 15mm = +/- <0.5μm, +/- 2.5mm = <0.1μm)
Load Range (kN)	5, 10
Operating Frequency (Hz)	0 to 5Hz
Power	240V or 110V 50/60Hz 1 ph
Sample Sizes	50, 70, 100mm, custom
Weight Approx (kg)	220