NOTES ON NUMERICAL MODELING IN GEOMECHANICS

William Pariseau obtained his B.S. degree in Mining Engineering at the University of Washington (Seattle) following the geological option and subsequently earned a Ph.D. in Mining Engineering at the University of Minnesota with emphasis on rock mechanics and with a minor in applied mathematics. Prior to his Ph.D., he obtained practical experience working for the City of Anchorage, the Alaska Department of Highways, the Mineral Resources Division of the U.S. Bureau of Mines (Spokane), the Anaconda Copper Co. in Butte, Montana, the New York-Alaska Gold Dredging Corp. in Nyac, Alaska. He served in the United States Marine Corps (1953-1956). He maintained a strong association with the former U.S. Bureau of Mines, first with the Pittsburgh Mining Research Center and later with the Spokane Mining Research Center. He is a registered professional engineer and has consulted for a number of commercial and government entities. Currently, he is a professor emeritus and former holder of the Malcolm McKinnon endowed chair in mining engineering at the University of Utah. He joined the Department in 1971 following academic appointments at the Montana College of Science and Technology and the Pennsylvania State University. He has been a visiting academic at Brown University, Imperial College, London, and at the Commonwealth Science and Industrial Research Organization (CSIRO), Australia. He and colleagues have received a number of rock mechanics awards; he was recognized as a distinguished university research professor at the University of Utah in 1991. In 2010, he was recognized for teaching in the College of Mines and Earth Sciences with the Outstanding Faculty Teaching Award. The same year, he was honored by the Old Timers Club with their prestigious Educator Award. He was honored as a Fellow of the American Rock Mechanics Association in 2015.

Descripción del libro

Este libro es una introducción al análisis numérico en geomecánica y está destinado a estudiantes avanzados de pregrado y principiantes en el estudio de la mecánica de rocas y suelos porosos y articulados. Aunque se supone que está familiarizado con los conceptos de tensión, deformación, etc., en un apéndice se presenta una revisión de los fundamentos de la mecánica de sólidos, incluidos los conceptos de las leyes físicas, la cinemática y las leyes de los materiales. El énfasis está en el popular método de elementos finitos, pero se incluyen breves explicaciones del método de elementos de contorno, el método de elementos distintos (también conocido como método de elementos discretos) y el análisis de deformación discontinua. No se requiere familiaridad con un lenguaje de programación de computadoras como Fortran, C++ o Python, aunque al final de algunos capítulos se presentan extractos de programación en Fortran.

Este trabajo comienza con un enfoque intuitivo de la interpolación sobre un elemento triangular y, por lo tanto, evita convertir lo simple en complejo al nohaciendo la minimización de energía a través de un enfoque de cálculo de variaciones que se encuentra tan a menudo en los libros de referencia sobre el método de elementos finitos. Luego, la presentación continúa con un principio de trabajo virtual a través del conocido teorema de la divergencia para obtener el equilibrio de los elementos y luego el equilibrio global, ambos expresados ​​como ecuaciones de rigidez que relacionan la fuerza con el desplazamiento. Se analizan los métodos de solución para el enfoque de elementos finitos, incluidos los métodos de eliminación e iteración. Se describe el acoplamiento hidromecánico y se hace una extensión del método de elementos finitos para acomodar el flujo de fluidos en medios geológicos porosos. Los problemas de ejemplo ilustran conceptos importantes a lo largo del texto. En un apéndice se presentan problemas adicionales para un curso de estudio de 15 semanas; las soluciones se dan en otro apéndice.