Viscous and hysteretic damping : a comparative study using 1D models

Energy is dissipated in soils by several mechanisms, including heat generation, plastic yielding and interparticle friction. From the practical point of view, damping mechanisms are introduced to lump together the effects of the various energy loss mechanisms. By means of one-dimension (1D) models, a comparative study is performed between two of the most commonly used mechanisms, i.e. hysteretic and viscous damping. The Single Degree of Freedom (SDoF) system response is analysed considering different configurations, including a spring-dashpot scheme and non-linear stiffness. The Newmark beta-method algorithm is implemented in order to integrate the equation of motion of the system. The non-linearity of the elastic - hardening plastic model is taken into account and integrated by means of a stress point algorithm. Parametric analysis results, considering both the material point level and the complete SDoF system, are presented.

Durante i processi deformativi nei terreni, l’energia viene dissipata per mezzo di diversi meccanismi, tra cui la generazione di calore, la plasticizzazione del materiale e l’attrito interparticellare. Dal punto di vista pratico, questi fenomeni vengono riprodotti attraverso dei meccanismi di dissipazione opportunamente introdotti. In questa tesi è stato eseguito un confronto tra i due meccanismi più comunemente utilizzati nella pratica. Sono stati utilizzati modelli monodimensionali (1D) aventi meccanismi dissipativi di tipo isteretico e viscoso. La risposta del sistema ad un grado di libertà (Single Degree of Freedom, SDoF) vengono analizzati considerando diverse configurazioni, sia attraverso uno schema molla-smorzatore, sia uno schema a rigidezza non lineare. L’integrazione dell’equazione del moto del sistema è stata effettuata utilizzando il metodo di Newmark (beta-method). La non linearità del modello elasto-plastico incrudente è stata considerata integrando il legame costitutivo attraverso un opportuno stress point algorithm. Infine, i risultati di diverse analisi parametriche sono presentati, considerando sia il punto materiale che il sistema SDoF completo.