Application of Modelling Stress-Strain Relations (Part I) -Application to Plane Strain Compression Tests-

FEM requires the stress-strain relationship equations for numerical analyses. However, most formulations for the stress-strain relationship published up to the present are not satisfactory enough to properly express all the levels from the small strain to the peak. Tatsuoka and Shibuya (1991) suggested a new single formulation applicable not only to a wide range of geo-materials from soft clay to soft rock, but also to a wide range of strain levels from $10^{-6}$ to $10^{-2}$. The plain strain compression test is carried out to seven samples of research standard sand specimens and two samples of glass beads, which have been used at world-renowned research institutes. In this study, strains of the maximum principal stress (${\sigma}_1$) and the minimum principal stress (${\sigma}_3$) were thoroughly measured from $10^{-6}$ to $10^{-2}$, and the result, applied to Tatsuoka and Shibuya's new formulation, coincided closely with the measured data of the stress-strain relationship from the small strain to the peak.

응력-변형률 관계 정식화의 적용성(I) -평면변형률압축시험에 대한 적용성-

유한요소해석 등에 의한 수치해석에서는 정식화된 응력-변형률 관계가 필요하다. 그러나 현재까지 여러 연구자들에 의해 발표된 응력-변형률 관계의 정식화는 미소변형률 수준에서부터 피크에 이르기까지 전체를 모두 만족하지 못하게 표현하였다. Tatsuoka and Shibuya(1991)는 하나의 식으로 연약 점성토에서 연암에 이르는 광범위한 지반재료에 대해 적용 가능하며, 넓은 범위의 변형률 수준($10^{-6}{\sim}10^{-2}$)에 대해 적용할 수 있는 새로운 제안식을 발표하였다. 본 연구는 세계 각국의 주요 연구기관에서 사용되고 있는 7종류의 연구용 표준사 공시체 및 2종류의 유리 구슬(Glass beads) 공시체를 이용하여 평면변형률압축시험을 실시하였다. 최대주응력방향(${\sigma}_1$)의 변형률과 최소주응력방향(${\sigma}_3$)의 변형률을 각각 $10^{-6}$에서 $10^{-2}$까지 상세히 측정하였고, 얻어진 시험 결과를 새롭게 제안된 식에 적용하였다. 그 결과 미소변형률 수준에서 피크에 이르는 응력-변형률 관계의 실측된 데이터와 매우 잘 일치하는 결과를 얻었다.