Determinação do Envelope de Falha por Cisalhamento através do Ajuste com o Método Estatístico de Erro nas Variáveis pela Relação entre Tensões Principais
Resumo
Este estudo concentrou-se no desenvolvimento da representação paramétrica do envelope de falha em círculos de Mohr em rocha íntegra com base nas tensões principais. O método proposto ajusta as tensões usando o método estatístico de Erro nas Variáveis (EIV), que não estabelece distinções artificiais entre variáveis independentes e dependentes. Para complementar a transformação do plano de tensões principais para o plano de Mohr, foi aplicado o método de Balmer por meio de análise algébrica computacional. Para ilustrar e verificar a aplicação da metodologia proposta, foi utilizado o conjunto de dados extensivamente documentado coletado de trabalhos anteriores de Pincus e Sheorey. Para testar as melhorias fornecidas por este método, a função objetivo calculada (minimizando a probabilidade de uma decisão incorreta) foi comparada com a representação da equação paramétrica obtida, utilizando vários métodos de mínimos quadrados. Verificou-se que a metodologia proposta e a transformação pelo método de Balmer oferecem duas vantagens: i) simplificam o processo de criação de um envelope de falha para aplicações práticas e ii) minimizam a possibilidade de julgamento incorreto durante as aplicações (como indicar falha em um estado estável ou vice-versa)
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Referências
Balmer, G. (1952). A general analytical solution for Mohr’s envelope. Proceedings of American Society of Test Materials, 52, 1260-1271.
Britt, H., Luecke, R. (1973). The estimation of parameters in nonlinear, implicit models. Technometrics, 15, 233.
Coulomb, C. (1776). Essai sur une application des regles des maximis et minimis a quelquels problemesde statique relatifs, a la architecture. Memoires de L´Academie Royale des Sciences - Par Divers Savans, 7, 343-387.
Deming, W. (1943). Statistical adjustment of data. New York: Willey.
Edgar, T., Liebman, M., Kim, I. (1990). Robust error-in-variables estimation using nonlinear programming techniques. AIChE Journal, 36(7), 985-993.
Esposito, W., Floudas, C. (1998). Parameter estimation in nonlinear algebraic models via global optimization. Computers and Chemical Engineering, 22, 213-220.
Hobbs, D. (1964). The strength and the stress-strain characteristics of coal in triaxial compression. Journal of Geology, 72, 214.
Hoek, E., Brown, T. (1980a). Empirical strength criterion for rock masses. Journal of the Geotechnical Engineering Division - ASCE, 106(GT9), 1013-1035.
Hoek, E., Brown, E. (1980b). Underground excavation in rock. London: CRC Press.
Jiefei, G., Puhui, C. (2018). A failure criterion for isotropic materials based on Mohr’s failure plane theory. Mechanics Research Communications, 87, 1-6.
Jiefei, G., Ke, L., Lei, S. (2020). Modified nonlinear Mohr–Coulomb fracture criteria for isotropic materials and transversely isotropic UD composites. Mechanics of Materials, 151,103649.
Jiefei, G., Puhui, C., Ke, L., Lei. S. (2019). A macroscopic strength criterion for isotropic metals based on the concept of fracture plane. Metal, 9, 634-647.
Kumar, S., Kumar, P. (2011). Parameter optimization of rock failure criterion using error-in-variables approach. International Journal of Geomechanics, 11(1), 36-43.
Liebman, M., Edgar, T. (1988). Data reconciliation for nonlinear processes. Proceedings of the AIChE Annual Meeting. Washington, DC: American Institute of Chemical Engineers (AIChE), 137.
Mostyn, G., Douglas, K. (2002). Strength of intact rock and rock masses [on line] available from: http://geotle.t.u-tokyo.ac.jp/towhata/lecture/rock/mostyn.pdf [accessed: 1 August 2002].
Nelder, J., Mead, R. (1965). A simple method for function minimization. Computer Journal, 7, 308-313.
O’Neil, M., Sinclair, I., Smith, F. (1969). Polynomial curve fitting when abscissas and ordinates are both subject to error. Computer Journal, 12, 52-56.
Peneloux, A., Deyrieux, E., Neau, E. (1976). The maximum likelihood test and the estimation of experimental inaccuracies: Application to data reduction for vapor-liquid equilibrium. Journal of Computers, 73, 706-716.
Pincus, H. (1993). Interlaboratory testing program for rock properties, round one-longitudinal and transverse pulse velocities, unconfined compressive strength, uniaxial elastic modulus, and splitting tensile strength. Geotechnical Testing Journal, 16(1), 138-163.
Pincus, H. (1994). Addendum to interlaboratory testing program for rock properties, round one. Geotechnical Testing Journal, 17(2), 256-258.
Pincus, H. (1996). Interlaboratory testing program for rock properties, round two-confined compression: Young’s modulus, Poisson’s ratio, and ultimate strength. Geotechnical Testing Journal, 19(3), 321-336.
Reilly, P., Patino-Leal, H. (1981). Bayesian study of the error-in-variables model. Technometrics, 23(3), 221.
Schwetlick, H., Tiller, V. (1985). Numerical methods for estimating parameters in nonlinear models with error in the variables. Technometrics, 27(1), 17-24.
Sheorey, P. (1997). Empirical rock failure criteria. Rotterdam: A. A. Balkema.
Southwell, W. (1969). Fitting experimental data. Journal of Computational Physics, 4, 465-474.
Ucar, R. (2019). La resistencia al corte en macizos rocosos y en el hormigón. Una metodología reciente de cálculo. Madrid: Bellisco Ediciones.
Ucar, R. (2021). Determination of a new failure criterion for rock mass and concrete. Geotechnical and Geological Engineering, 39, 3795-3813.
Valkó, P., Vajda, S. (1987). An extended Marquardt-type procedure for fitting error-in-variables models. Computational Chemical Engineering, 11(1), 37-43.
van Huffel. S., Lemmerling. P. (2013). Total least squares and errors-in-variables modeling: analysis, algorithms and applications. Berlin: Springer Science & Business Media.
Willianson, J. H. (1968). Least squares fitting of a straight line. Canadian Journal of Physics, 46, 1845-1847.
York, P. (1966). Least squares fitting of a straight line. Canadian Journal of Physics, 44, 1079.
Zambrano Mendoza, O., Valkó, P., Russell, J. (2003). Error-in-variables for rock failure envelope. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 40(1), 137-143.
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