English
Język Polski
Walidacja modelu mikropłaszczyznowego sprzężonego uszkodzeniowo-plastycznego z regularyzacją gradientową (MCDPMwGR) na belkach betonowych sprężanych i niesprężanych
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2025.153332Abstrakt
Celem pracy jest walidacja modelu mikropłaszczyznowego sprzężonego uszkodzeniowo-plastycznego z regularyzacją gradientową (MCDPMwGR) poprzez symulację zachowania betonu w belkach żelbetowych, zarówno sprężonych, jak i niesprężonych. Wykorzystano dane eksperymentalne z dostępnych publikacji. Cięgna zamodelowano w postaci dyskretnej, przy użyciu jednowymiarowych elementów skończonych. Siła sprężająca była modelowana spadkiem temperatury. Uwzględniono kwestie styku, czyli tarcia i docisku na styku kabla ze ścianą kanału. W toku prac stwierdzono, że przy zastosowanym modelu możliwe jest uzyskanie zadowalającej dokładności wyników. Nie zaobserwowano negatywnych skutków występujących w innych modelach. Są to między innymi: przeszacowanie obciążenia granicznego oraz nadmierny wpływ wytrzymałości na rozciąganie na wartość obciążenia niszczącego. Efekty takie możemy zaobserwować w modelach plastycznych (np. model Menetreya-Willama czy Druckera-Pragera) oraz w modelach uszkodzeniowych niesprzężonych (np. model ewolucji uszkodzeń, model mikropłaszczyznowy sprężysty). Uzyskano dokładne krzywe P–Δ (odkształcenie obciążenia), zgodne z danymi eksperymentalnymi. Warto wspomnieć, że najlepsze dopasowanie krzywej dla belek wykonanych z tego samego betonu uzyskano przy zastosowaniu tych samych wartości parametrów. Dotyczy to również porównania belek sprężonych i niesprężonych. Sugeruje to znaczny potencjał modelu uszkodzeniowo-plastycznego w przewidywaniu prawdziwego zachowania betonu. Jednakże nadal istnieją pewne kwestie wymagające dalszej analizy. Dotyczą one głównie wpływu uproszczeń dokonanych podczas modelowania belek sprężonych na wyniki końcowe.Bibliografia
[1] P. Smarzewski, Modelowanie statycznego zachowania niesprężystych belek żelbetowych wykonanych z betonu wysokiej wytrzymałości. Lublin: Politechnika Lubelska, 2011.
[2] P. Smarzewski and A. Stolarski, “Numerical analysis on the high-strength concrete beams ultimate behaviour”, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 245, no. 3, 2017, doi: 10.1088/1757-899X/245/3/032013.
[3] O.F. Hussien, T.H.K. Elafandy, A.A. Abdelrahman, S.A. Abdel Baky, and E.A. Nasr, “Behavior of bonded and unbonded prestressed normal and high strength concrete beams”, Housing and Building National Research Center Journal, vol. 8, no. 3, pp. 239-251, 2012, doi: 10.1016/j.hbrcj.2012.10.008.
[4] N. Staszak, T. Garbowski, and B. Ksit, “Application of the generalized nonlinear constitutive law in numerical analysis of hollow-core slabs”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 2, pp. 125-145, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.140633.
[5] N.A.M. Mortar, et al., “Finite element analysis on structural behaviour of geopolymer reinforced concrete beam using Johnson-Cook Damage in Abaqus”, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 67, no. 4, pp. 1349-1354, 2022, doi: 10.24425/amm.2022.141061.
[6] M. Cwyl, S. Wierzbicki, and R. Michalczyk, “Laboratory tests and numerical analysis of façade substructure made of austenitic steel”, Archives of Civil Engineering, vol. 68, no. 4, pp. 237-252, 2022, doi: 10.24425/ace.2022.143036.
[7] S.P. Shah, “Determination of fracture parameters (KsIC and CTODc) of plain concrete using three-point bend tests”, Materials and Structures, vol. 23, no. 6, pp. 457-460, 1990, doi: 10.1007/BF02472029.
[8] EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings. CEN, 2004.
[9] L.R. Alejano and A. Bobet, “Drucker-rager criterion”, Rock Mechanics and Rock Engineering, vol. 45, no. 6, pp. 995-999, 2012, doi: 10.1007/s00603-012-0278-2.
[10] T. Yu, J.G. Teng, Y.L. Wong, and S.L. Dong, “Assessment of drucker-prager type plasticity models for predicting the behaviour of FRP-confined concrete”, in Proceedings of the First Asia-Pacific Conference on FRP in Structures, S. T. Smith, Ed. Hong Kong: International Institute for FRP in Construction, 2007, pp. 161-166. [Online]. Available: https://ro.uow.edu.au/eispapers/559/.
[11] A.A. Pisano, “An algorithmic approach for peak load evaluation of structural elements obeying a Menetrey-Willam type yield criterion”, Electronic Journal of Differential Equations, vol. 167, pp. 1-9, 2012.
[12] A.A. Pisano, P. Fuschi, and D. De Domenico, “Peak load computation of 3D concrete elements by Menétrey-Willam pressure sensitive yield condition”, in Conference: Atti del XIX Convegno Italiano di Meccanica Computazionale GIMC2012, 2012. [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/267379171.
[13] P. Kral, P. Hradil, J. Kala, F. Hokes, and M. Husek, “Identification of the parameters of a concrete damage material model”, Procedia Engineering, vol. 172, pp. 578-585, 2017, doi: 10.1016/j.proeng.2017.02.068.
[14] I. Carol and P.C. Pratt, “New explicit microplane model for concrete: theoretical aspects and numerical implementation”, International Journal of Solids and Structures, vol. 29, no. 9, pp. 1173-1191, 1992, doi: 10.1016/0020-7683(92)90141-F.
[15] W. Sumelka, et al., “Dynamic failure of the aluminium plate under air-blast loading in the framework of the fractional viscoplasticity model - theory and validation”, International Journal of Impact Engineering, vol. 158, 2021, doi: 10.1016/j.ijimpeng.2021.104024.
[16] W. Sumelka, “Fractional viscoplasticity”, Mechanics Research Communications, vol. 56, pp. 31-36, 2014, doi: 10.1016/j.mechrescom.2013.11.005.
[17] I. Zreid and M. Kaliske, “A gradient enhanced plasticity-damage microplane model for concrete”, Computational Mechanics, vol. 62, no. 5, pp. 1239-1257, 2018, doi: 10.1007/s00466-018-1561-1.
[18] I. Zreid and M. Kaliske, “A cyclic triaxial concrete microplane model with gradient regularization”, in Computational Modelling of Concrete Structures, G. Meschke, B. Pichler, and J. G. Rots, Eds. London: Taylor & Francis Group, 2018, pp. 413-420.
[19] H. Kupfer, H.K. Hilsdorf, and H. Rusch, “Behavior of Concrete Under Biaxial Stresses”, ACI Journal, vol. 66, pp. 656-666, 1969.
[20] J. Lubliner, J. Oliver, S. Oller, and E. Oñate, “A plastic-damage model for concrete”, International Journal of Solids and Structures, vol. 25, no. 3, pp. 299-326, 1989.
[21] S. Wang and D. Wang, “A study on the deflection and crack layout in a hollow slab bridge”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no. 3, pp. 541-555, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.146096.
[22] Z.P. Bazant and G. Pijaudier-Cabot, “Measurement of characteristic length of nonlocal continuum”, Journal of Engineering Mechanics, vol. 115, no. 4, pp. 755-767, 1989.
[23] Model Code 2010: First complete draft. International Federation for Structural Concrete, 2010.
[24] E.A. Hansen, “Determination of the tensile strength of concrete”, Nordic Concrete Research-Publications, vol. 17, pp. 1-17, 1995.
[25] M. Ahmed, J. Mallick, and M. Abul Hasan, “A study of factors affecting the flexural tensile strength of concrete”, Journal of King Saud University - Engineering Sciences, vol. 28, no. 2, pp. 147-156, 2016, doi: 10.1016/j.jksues.2014.04.001.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
