The term “granular material” describes any assembly of macroscopic particles. This broad definition encompasses a wide variety of everyday materials, for example sand, cereals, gravel and powders. However, despite their commonplace nature, to date no universally accepted set of constitutive equations exists to describe the behaviour of these materials. Thermomechanics and micromechanics are two modelling methodologies previously employed in separate efforts to represent granular behaviour. In this thesis, the two theories are integrated to develop new models of idealised granular materials. (For complete abstract open document)

[pt] O presente trabalho trata da aplicação da análise limite numérica (ALN) a problemas geotécnicos. Os meios (solo ou rocha) são considerados como contínuos convencionais e como contínuos de Cosserat. Da aplicação da formulação mista da análise limite e da discretização do meio por uma malha de elementos finitos é obtido um problema de programação matemática (PM). A aplicação desta metodologia nos contínuos de Cosserat (2D) fornece problemas de programação linear (PL) e nos contínuos convencionais (2D e 3D), problemas de programação não-linear (PNL). A solução do problema de PM foi através dos programas de otimização: LINDO (PL), LINGO (PNL), MINOS (PNL) e LANCELOT (PNL). Também foram implementados os algoritmos não lineares -Quase Newton com deflexão- e -Han-Powell-. A formulação é validada em problemas cuja solução analítica é conhecida ou em dados experimentais. Estes exemplos mostram a rapidez e a eficácia da ALN para a determinação da carga de colapso e do mecanismo de ruptura do problema. / [en] The present work treats of the application of the numerical limit analysis (NLA)to geomechanics problems. The soil or rock mass is considered as conventional continuous and Cosserat continuous. A mathematical programming (MP) problem is obtained through the application of the mixed formulation of limit analysis and the finite elements mesh. The application of this methodology in the Cosserat continuous (2D) supplies linear programming (LP) problems and in the conventional continuous (2D and 3D) nonlinear programming (NLP) problems. The solution of the problem of MP was through the LINDO (LP), LINGO (NLP), MINOS (NLP) and LANCELOT (NLP) programs. It was also implemented nonlinear algorithms -Quasi-Newton feasible point method- and -Han-Powell-.The formulation is validated in problems whose analytic solution is known or in experimental data. These examples show the speed and the effectiveness of NLA for the determination of the collapse load and of the mechanism of rupture of the problem. / [es] EL presente trabajo trata de la aplicación del análisis límite numérica (ALN) a problemas geotécnicos. Los medios (suelo o roca) son considerados como contínuos convencionales y como contínuos de Coserat. De la aplicación de la formulación mixta del análisis límite y de la discretización del medio por una malla de elementos finitos se obtiene un problema de programación matemática (PM). La aplicación de esta metodología en los contínuos de Coserat (2D) nos lleva a problemas de programación lineal (PL) y en los contínuos convencionales (2D y 3D), problemas de programación no lineal (PNL). La solución del problema de PM fue a través de los programas de optimización: LINDO (PL), LINGO (PNL), MINOS (PNL) y LANCELOT (PNL). También fueron implementados los algoritmos no lineares quase- Newton con deflexión y Han Powell . Se evalúa la formulación propuesta en problemas donde se conoce la solución analítica o en datos experimentales. Estos ejemplos muestran la rapidez y la eficacia de la ALN para la determinación de la carga de colapso y del mecanismo de ruptura del problema.