PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

3D ABAQUS simulation of bent softwood elements

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Symulacja 3D zginanych elementów z miękkiego drewna w programie ABAQUS
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
The article presents research on modelling fracture in softwood bent elements. This kind of timber is the one most exploited for construction. Authors present a brief review on the subject with emphasis on three basic attempts: Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM), Continuum Damage Mechanics (CDM) and Hill’s Function (HF). Proposed 3D solution bases on Hill’s Function applied in the ABAQUS FEM code. The new idea includes isolating theoretical compression and tension zones in a model. Then, it is possible to distinguish between compressive and tensile strength and predict a real behaviour of bent elements. Introducing general dependencies between material properties leads to the need of determining only longitudinal elastic modulus (EL) and modulus of rupture (MOR). It is practical because these parameters are the main reported in a scientific and technical literature. Authors describe all of the assumptions in details. The experimental tests and Digital Image Correlation method (DIC) validate the FEM model.
PL
Artykuł przedstawia sposób modelowania elementów zginanych wykonanych z miękkiego drewna. Taki rodzaj drewna jest najczęściej wykorzystywany w konstrukcjach budowlanych. Autorzy wykonali zwięzły przegląd sposobów modelowania drewna na podstawie literatury. Znalazły się w nim trzy podstawowe podejścia: liniowo-sprężysta mechanika pękania (LEFM), mechanika zniszczenia ośrodków ciągłych (CDM) i funkcja Hilla (HF). W pracy zaproponowano rozwiązanie oparte na funkcji Hilla, która dostępna jest w programie ABAQUS. Zróżnicowane zachowanie materiału przy ściskaniu i rozciąganiu osiągnięto poprzez teoretyczny podział modelu na strefę ściskaną i rozciąganą. W obu strefach przyjęto różną wytrzymałość wzdłuż włókien w zależności od panującego stanu naprężenia. Na podstawie badań laboratoryjnych wprowadzono ogólne zależności pomiędzy parametrami sprężystymi i wytrzymałościowymi. Dzięki temu do zastosowania modelu wystarczające jest obliczenie modułu sprężystości wzdłuż włókien (EL) i wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu (MOR). Oba parametry można wyznaczyć bezpośrednio w badaniu trójpunktowego zginania. Prawidłowość modelu MES została potwierdzona badaniami laboratoryjnymi oraz metodą cyfrowej korelacji obrazu (DIC). Model umożliwia przewidywanie zachowania elementów z drewna przy zginaniu w stanie 3D. Uwzględnia zarówno plastyczne płynięcie w środkowej fazie obciążenia, spowodowane przekroczeniem wytrzymałości na ściskanie, jak i przewidywanie siły maksymalnej w wyniku rozciągania. Rozwiązanie jest bardzo praktyczne ze względu na brak problemów ze zbieżnością obliczeń. Dodatkowo liczba wymaganych parametrów jest znacznie mniejsza niż w przypadku innych metod odnalezionych w literaturze.
Rocznik
Strony
323--337
Opis fizyczny
Bibliogr. 23 poz., il., tab.
Twórcy
autor
  • Lublin University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Lublin, Poland
  • Lublin University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Lublin, Poland
Bibliografia
  • 1. M. A. L. Silva, M. F. S. F. de Moura, J. J. L. Morais, "Numerical analysis of the ENF test for mode II wood fracture", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 37 (9), pp. 1334–1344, 2006.
  • 2. P. G. Kossakowski, "Influence of anisotropy on the energy release rate GI for highly orthotropic materials", Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 45 (4), pp. 739–752, 2007.
  • 3. P. G. Kossakowski, "Fracture toughness of pine wood for I and II loading modes", Archives of Civil Engineering, 54 (3), pp. 509–529, 2008.
  • 4. G. Prokopski, "Investigation of wood fracture toughness using mode II fracture (shearing)", Journal of Materials Science, 30 (18), pp. 4745–4750, 1995.
  • 5. H. Yoshihara, M. Ohta, "Measurement of mode II fracture toughness of wood by the endnotched flexure test", Journal of Wood Science, 46 (4), pp. 273–278, 2000.
  • 6. S. Stanzl-Tschegg, D.-M. Tan, E. Tschegg, "New splitting method for wood fracture characterization", Wood Science and Technology, 29 (1), pp. 31–50, 1995.
  • 7. S. Vasic, S. Stanzl-Tschegg, "Experimental and numerical investigation of wood fracture mechanisms at different humidity levels", Holzforschung, 61 (4), pp. 367–374, 2007.
  • 8. S. Fortino, G. Zagari, A. L. Mendicino, G. Dill-Langer, "A simple approach for FEM simulation of Mode I cohesive crack growth in glued laminated timber under short-term loading", Rakenteiden Mekaniikka (Journal of Structural Mechanics), 45 (1), pp. 1–20, 2012.
  • 9. L. P. Qiu, E. C. Zhu, H. Z. Zhou, L. Y. Liu, "Fracture Toughness of Northeast China Larch", Key Engineering Materials, 517, pp. 661–668, 2012.
  • 10. L. P. Qiu, E. C. Zhu, J. W. G. van de Kuilen, "Modeling crack propagation in wood by extended finite element method", European Journal of Wood and Wood Products, 72 (2), pp. 273–283, 2014.
  • 11. C. Sandhaas, J. W. G. van de Kuilen, "Material model for wood", Heron Special Issue: Timber modelling, 58 (2/3), 2013.
  • 12. N. Orlando, Y. Taddia, E. Benvenuti, B. Pizzo, C. Alessandri, "End-repair of timber beams with laterally-loaded glued-in rods: Experimental trials and failure prediction through modelling", Construction and Building Materials, 195, pp. 623–637, 2019.
  • 13. N. Khorsandnia, H. R. Valipour, K. Crews, "Nonlinear finite element analysis of timber beams and joints using the layered approach and hypoelastic constitutive law", Engineering Structures, 46, pp. 606–614, 2013.
  • 14. H. Valipour, N. Khorsandnia, K. Crews, S. Foster, "A simple strategy for constitutive modelling of timber", Construction and Building Materials, 53, pp. 138–148, 2014.
  • 15. N. T. Mascia, R. A. Simoni, "Analysis of failure criteria applied to wood", Engineering Failure Analysis, 35, pp. 703–712, 2013.
  • 16. M. Oudjene, M. Khelifa, "Elasto-plastic constitutive law for wood behaviour under compressive loadings", Construction and Building Materials, 23 (11), pp. 3359–3366, 2009.
  • 17. M. Oudjene, M. Khelifa, "Experimental and numerical analyses of single double shear dowel-type timber joints", in WCTE - World Conference on Timber Engineering, 2010.
  • 18. A. Reiterer, S. E. Stanzl-Tschegg, "Compressive behaviour of softwood under uniaxial loading at different orientations to the grain", Mechanics of Materials, 33 (12), pp. 705–715, 2001.
  • 19. Y. A. Pranata, B. Suryoatmono, "Nonlinear Finite Element Modeling of Red Meranti Compression at an Angle to the Grain", Journal of Engineering and Technological Sciences, 45 (3), pp. 222–240, 2013.
  • 20. C. L. dos Santos, J. J. L. Morais, A. M. P. de Jesus, "Mechanical behaviour of wood T-joints. Experimental and numerical investigation", Frattura ed Integrità Strutturale, 9 (31), pp. 23–37, 2014.
  • 21. Simulia ABAQUS, "User’s Guide". 2019.
  • 22. R. J. Ross, F. P. L. USDA Forest Service., "Wood handbook : wood as an engineering material", 2010.
  • 23. R. H. Hemanth et al., "Performance Evaluation of Finite Elements for Analysis of Advanced Hybrid Laminates", in SIMULIA Customer Conference, 2010, pp. 1–15.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-fc315f88-3e09-4eab-b271-a4b27d005aff
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.