MWW3 - elasto-plastic model for concrete

• Autorzy: Majewski S.

Warianty tytułu

PL

MWW3 - sprężysto-plastyczny model betonu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The elasto-plastic model for concrete is presented in the paper. Though huge number of such models was developed in recent years and even more advanced approach is popular at present, elasto-plasticity still can be useful in structural analysis domain due to explicit physical meaning of material parameters, which can be easily determined on the basis of laboratory tests. Simple implementation in computational systems for analysis of big structural tasks including 3D problems is another advantage of this approach. The model presented here is assigned mainly for the analysis of 3D problems, thus all formulas and procedures are given in form valid for complex stress state. The failure criterion refers to well known Willam-Wamke 3-parameter model. Slight modifications of this model justify the acronym MWW3 and remove some shortcomings of the original Willam-Wamke proposal. Full description of the model includes: Definition of the failure surface for complex stress-state. Definition of the yield surface and its evolution in the stress-space in terms of associated plasticity with isotropic hardening/softening rule. Characteristic of the material behaviour in elastic as well as post-elastic stage in loading, unloading and reloading phase. Identification of material parameters. The results of numerical analysis of simple concrete specimens prove the reliability of the proposed model.

PL

Przedstawiono sprężysto-plastyczny model betonu. Chociaż wiele takich modeli opracowano w ostatnim okresie, a obecnie nawet bardziej zaawansowane podejście jest popularne, ujęcie sprężysto-plastyczne wciąż może być użyteczne w analizie konstrukcji dzięki jasnej interpretacji fizycznej parametrów materiałowych, które mogą być łatwo określone poprzez badania laboratoryjne. Poważną zaletą tego podejścia jest łatwość efektywnej implementacji komputerowej w systemach przeznaczonych do analizy dużych problemów konstrukcyjnych nie wyłączając zadań przestrzennych. Model przedstawiony w artykule jest przeznaczony właśnie do analizy zagadnień trójwymiarowych, a wszystkie procedury i wzory dotyczą złożonego stanu naprężenia. Kryterium zniszczenia bazuje na znanym trójparametrowym modelu Willama i Warnke'go. Modyfikacja tego modelu poprawia pewne wady modelu oryginalnego i usprawiedliwia akronim MWW3. Pełny opis modelu obejmuje: Określenie powierzchni zniszczenia w złożonym stanie naprężenia. Określenie powierzchni plastyczności i zasad jej ewolucji w przestrzeni naprężeń w kategoriach stowarzyszonego prawa plastyczności i izotropowego prawa wzmocnienia/osłabienia. Określenie zachowania materiału w zakresie sprężystym i poza sprężystym w warunkach obciążenia, odciążenia i powtórnego obciążenia. Zasady identyfikacji parametrów materiałowych. Wyniki analizy numerycznej prostych próbek betonowych poddanych badaniu na ściskanie, rozciąganie i "rozłupywanie" potwierdzają wiarygodność proponowanego modelu.

Słowa kluczowe

PL

MWW3; model sprężysto-plastyczny; beton; model trójparametrowy; stan napięcia złożony

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 50, nr 1
• Strony: 11--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il.

Twórcy

autor

Majewski S.

• Silesian University of Technolog

Bibliografia

• 1. G. G. BALMER, Shearing strength of concrete under high triaxial stress - computation of Mohr's envelope as a curve, Bur. Reclam. Struct. Res. Lab. Rep. SP-23, 1949.
• 2. Z. P. BAŽANT, Confined compression tests of cement paste and concrete up to 300 ksi. ACI Journal, 83, 553-560, 1986.
• 3. C.T. CHEN, W.F. CHEN, Constitutive relations for concrete, J. Eng. Mech. Div. ASCE, 101, 465-481, 1975.
• 4. W. F. CHEN, Plasticity in reinforced concrete, McGraw-Hill Book Company, 1982.
• 5. A. A. ELWI, D. W. MURREY, A 3D hypoelastic concrete constitutive relationship, J. Eng. Mech. Div., ASCE, 105, EM4, 623-641, 1975.
• 6. EUROCODE 2, Design of concrete structures. Part I: General rules and rules for buildings, Ref. No.prEN 1992-1-1 (Apri1 2002).
• 7. K. GERSTLE et al., Behaviour of concrete under multiaxial stress state, J. Eng. Mech. Div. ASCE, 106, 1383-1403, 1980.
• 8. S. J. GREEN, S. R. SWANSON, Static constitutive relations for concrete, Air Force Weapons Lab. Tech. Rep. AFWL-TR-72-244, Kirtland Air Force Base, Albuquerque, N. Mexico. (based on [3]), 1973.
• 9. M. D. KOTSOVOS, J. B. NEWMAN, Generalized stress-strain relations for concrete, J. Eng. Mech. Div. ASCE, 104, 845-856, 1978.
• 10. H. KUPFER, K. HILSDORF, H. RUSCH, Behaviour of concrete under biaxial stresses, J. Am. Concr. Inst., 66, 8, August, 656-666, 1969.
• 11. F. B. LIN, Z. P. BAŽANT, J. C. CHERN, A. H. MARCHERTAS, Concrete model with normality and sequential identification, Comp. & Struct., 26, 6, 1011-1025, 1987.
• 12. L. L. MILLS, R. M. ZIMMERMAN, Compressive strength of plain concrete under multiaxial loading conditions, J. Am. Concr. Inst., 67, 10, 802-807, 1970.
• 13. N. S. Ottosan, A failure criterion for concrete, J. Eng. Mech. Div. ASCE, 103, 527-535, 1977.
• 14. F. E. RICHART, A. BRANDTZAEG, R. L. BROWN, A study of the failure of concrete under combined compressive stresses, Univ. III. Eng. Exp. Stn. Bull. 185 Urbana 1928.
• 15. K. J. WILLAM, E. P. WARNKE, Constitutive models for the triaxial behaviour of concrete, Int. Assos. of Bridge Struct. Eng. Proc., 19, 1-30, 1975.
• 16. G. WISCHERS, Application of effects of compressive loads on concrete, Betontechnik, 2, 3, 1978.