Simulation of four-point beam bending test using the X-FEM method

• Autorzy: Gontarz Jakub , Podgórski Jerzy

Identyfikatory

DOI

10.35784/bud-arch.2143

Warianty tytułu

PL

Symulacja testu czteropunktowego zginania belki z użyciem metody X-FEM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of the computer simulations of a four-point bending test of a concrete single-edge notched beam. In this publication, the authors compared the X-FEM method of simulating the crack in the Abaqus FEA system. The paper also contains the results obtained with the Abaqus subroutine recently developed by the authors, used for defining the direction of the crack and the failure criterion. The publication explains the way of working of this algorithm. The described calculations show that computer analysis gives unrealistic results in terms of the destructive force. SEN-beam is an interesting laboratory test in which a lot of factors influence the results. It is especially important to study what phenomena occur in the final phase of the study, when the crack tip is near the opposite side.

PL

Artykuł ten przedstawia wyniki symulacji komputerowych testu czteropunktowego zginania betonowej belki z nacięciem (belka SEN). W tej pracy autorzy porównali metodę symulowania propagacji szczeliny X-FEM w systemie Abaqus FEA. Ponadto zawiera ona wyniki uzyskane z nowej autorskiej subrutyny programu Abaqus, odpowiedzialnej za definiowanie kierunku propagacji szczeliny i kryterium zniszczenia. Praca opisuje również zasadę działania tego algorytmu. Opisywane obliczenia pokazują, że komputerowa analiza daje wyniki siły niszczącej dalekie od rzeczywistości. Belka SEN jest ciekawym badaniem laboratoryjnym, w którym na wynik ma wpływ wiele czynników. Szczególnie ważne jest zbadanie zjawiska występującego w końcowej fazie symulacji, kiedy wierzchołek szczeliny jest blisko krawędzi.

Słowa kluczowe

EN

SEN-beam; X-FEM; fracture mechanics; Abaqus user subroutine

PL

belka SEM; X-FEM; mechanika pękania; subrutyny użytkownika systemu Abaqus

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 19, no 3
• Strony: 57--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fig.

Twórcy

autor

Gontarz Jakub

• Department of Structural Mechanics; Faculty of Civil Engineering; Lublin University of Technology; 40 Nadbystrzycka Street, 20-618 Lublin; Poland Poland

autor

Podgórski Jerzy

• Department of Structural Mechanics; Faculty of Civil Engineering; Lublin University of Technology; 40 Nadbystrzycka Street, 20-618 Lublin; Poland

Bibliografia

• 1. Carpinteri A. et al., “Single edge notched specimen subjected to four point shear: an experimental investigation,” in Fracture of Concrete and Rock -Recent Developmnents, Shah S. P. et al. Eds. London/New York: Elsevier Applied Science Publishers, 1989, pp. 605–614.
• 2. de Borst R., “Numerical aspects of cohesive-zone models,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 70, (2003), pp. 1743–1757. https://doi.org/10.1016/S0013-7944(03)00122-X
• 3. Pan J. et al., “Comparison of different fracture modelling approaches to gravity dam failure,” Engineering Computations (Swansea, Wales), vol. 31, no. 1, (2014), pp. 18–32. https://doi.org/10.1108/EC-04-2012-0091
• 4. Tabatabaee H. A. et al., Investigation of Low Temperature Cracking in Asphalt Pavements National Pooled Fund Study – Phase II, no. January. University of Wisconsin-Madison, 2012.
• 5. Schlangen E., "Experimental and numerical analysis of fracture process in concrete", Heron, vol. 38, no. 2, 1993. http://resolver.tudelft.nl/uuid:086bbfba-699b-43fd-a9c6-b0f2bed3e5af
• 6. PN-EN 1992-1-1, 2004. Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu -- Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• 7. van Mier J.G.M, Fracture processes of concrete. CRC Press, 1996.
• 8. “Abaqus V 6.14.2 Users Manual,” Available: https://www.sharcnet.ca/Software/Abaqus/6.14.2/v6.14/books/usb/default.htm?startat=pt04ch10s07at36.html
• 9. Podgórski J., “The criterion for determining the direction of crack propagation in a random pattern composites,” Meccanica, vol. 52, no. 8, (2017), pp. 1923–1934. https://doi.org/10.1007/s11012-016-0523-y
• 10. Gontarz J. et al., “Comparison between numerical analysis and actual results for a pull-out test,” Engineering Transactions, vol. 67, no. 3, (2019), pp. 311–331. https://doi.org/10.24423/EngTrans.1005.20190815
• 11. Westergaard H. M., “Bearing Pressure and Cracks”, J. Appl. Mech., vol. 61, (1939), pp. A49–A53.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).