Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 21

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  elasto-plasticity
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
Results of numerical calculations of reinforced concrete (RC) beams are presented. Based on experimental results on longitudinally reinforced specimens of different sizes and shapes are investigated. Four different continuum constitutive laws with isotropic softening are used: one defined within continuum damage mechanics, an elasto-plastic with the Rankine criterion in tension and the Drucker–Prager criterion in compression, a formulation coupling elasto-plasticity and damage mechanics and the concrete damaged plasticity (CDP) model implemented in Abaqus. In a softening regime, a non-local theory of integral format is applied to the first three constitutive laws. A fracture energy approach is utilised in CDP model. An ability to reproduce different failure mechanisms observed in experiments for each constitutive model is analysed. A comparison of force-displacement curves and crack patterns between numerical and experimental outcomes is performed.
EN
The paper presents results of numerical simulations of size effect phenomenon in concrete specimens. The behaviour of in-plane geometrically similar notched and unnotched beams under three-point bending is investigated. In total 18 beams are analysed. Concrete beams of four different sizes and five different notch to depth ratios are simulated. Two methods are applied to describe cracks. First, an elasto-plastic constitutive law with a Rankine criterion and an associated flow rule is defined. In order to obtain mesh independent results, an integral non-local theory is used as a regularisation method in the softening regime. Alternatively, cracks are described in a discrete way within Extended Finite Element Method (XFEM). Two softening relationships in the softening regime are studied: a bilinear and an exponential curve. Obtained numerical results are compared with experimental outcomes recently reported in literature. Calculated maximum forces (nominal strengths) are quantitatively verified against experimental values, but the force – displacement curves are also examined. It is shown that both approaches give results consistent with experiments. Moreover, both softening curves with different initial fracture energies can produce similar force-displacement curves.
EN
A systematic approach to measure the differences between Mohr-Coulomb (MC) and Drucker-Prager (DP) shear strength criteria used commonly in soil and rock mechanics is presented. It is shown that the DP criterion generates a shear strength between 0.6 and 3 times the MC strength, for the same friction angle and cohesion parameters. The appropriate conditions for obtaining equal shear strengths are given. Moreover, some new DP failure surfaces are proposed which minimize the differences relative to the MC predictions. The equivalence of the DP and MC criteria under plane strain conditions is also examined.
EN
The incremental Mori–Tanaka model of elasto-plastic composites is discussed, and the corresponding finite-step formulation is shown to lead to discontinuities in the overall response at the instant of elastic-to-plastic transition in the matrix. Specifically, two situations may be encountered: the incremental equations may have two solutions or no solution. In the former situation, switching between the two solutions is associated with a jump in the overall stress. Response discontinuities are studied in detail for a special case of proportional deviatoric loading. The discontinuities constitute an undesirable feature of the incremental Mori–Tanaka scheme that apparently has not been discussed in the literature so far. Remedies to the related problems are briefly discussed.
PL
W pracy przedstawiono opis konwekcyjny kinematyki sprężysto-plastycznych deformacji skończonych. Proponowane podejście jest bardzo użyteczne z punktu widzenia zastosowań numerycznych [4]. Podano reguły transformacyjne dla przestrzennych pól tensorowych obiektywnych ze względu na zmianę konfiguracji aktualnej opisaną odwzorowaniem dyfeomorficznym. Przy definiowaniu miar odkształceń niesprężystych wykorzystano pojęcie konfiguracji odciążonej. Zdefiniowany w tej konfiguracji tensor metryczny jest miarą deformacji plastycznej. Wykazano, że transformacje tego tensora do innych konfiguracji prowadzą do innych miar deformacji, lecz zawsze plastycznych. W ramach koncepcji obiektywności względem całkowitego ruchu ośrodka ciągłego wykazano tożsamość multiplikatywnego rozkładu gradientu deformacji sprężysto-plastycznej z addytywnymi rozkładami innych miar odkształcenia i prędkości odkształcenia sprężysto-plastycznego. Posługując się pojęciem funkcji energii swobodnej, zaproponowano pewne sformułowanie postulatu obiektywności materialnej dla struktury konstytutywnej z parametrami wewnętrznymi. Wykorzystując ten postulat, przedstawiono ogólną postać struktury konstytutywnej typu prędkościowego.
EN
The convective description of kinematics of finite elasto-plastic deformations is presented. From the numerical application point of view, such an approach is very useful [4]. It also leads to clear interpretation of the geometrical sense of tensor transformation. Transformation rules for the spatial tensor field objective at superposed spatial diffeomorphism are given. The local notion of the tangent space unloaded elastically is introduced. The metric tensor defined in this space is the purely plastic deformation measure. It is shown that transformation of this tensor to any other configuration leads to other deformation measures but ever plastic one. Within the limits of the concept of covariance it is shown that the additive decompositions, in which strains and their rates decompose additively into elastic and plastic parts, can be derived from the multiplicative decomposition of the deformation gradient. Using the free energy function, the formulation of material objectivity of the constitutive structure with a finite set of internal variables is proposed. Making use of this formulation, the general form of the rate type constitutive structure is presented.
EN
The paper presents results of FE simulations of the concrete behaviour under quasi-static and dynamic loading. For quasi-static cyclic analyses, an enhanced coupled elasto-plastic-damage constitutive model has been used. To take the effect of the loading velocity into account, viscous and inertial terms have been also included. To ensure the mesh-independence and to properly reproduce strain localization in the entire range of strain rates, a constitutive formulation has been enhanced by a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. Numerical results have been compared with some corresponding laboratory tests.
EN
In the case of the thick and gentle coal seam no. 3 of the Jiu Valley Coal Basin (Romania), the mining methods are by use of the longwall mining technologies with roof control by caving or top coal caving. In this paper, it is presented the analysis of the complex deformations of the ground surface, over time, as a consequence of the coal mining in certain mining fields of the basin. Also, it is analysed the ground surface subsidence phenomenon using the CESAR-LCPC finite element code. The modelling is made in the elasticity and the elasto-plasticity behaviour hypothesis. Also, the time dependent analysis of the ground surface deformation was achieved with the aid of an especial profile function. The obtained results are compared with the in situ measurements data basis.
PL
W przypadku delikatnego pokładu węgla nr 3, o dużej miąższości, eksploatowanego w Zagłębiu Węglowym Jiu w Rumunii, wydobycie prowadzi się metodą ścianową z prowadzeniem stropu na zawał. W pracy tej przedstawiono analizę złożonych odkształceń powierzchni gruntu w funkcji czasu, spowodowanej podziemnych eksploatacją kolejnych pól węglowych. Przebadano także zjawisko osiadania terenu przy użyciu metody elementów skończonych z wykorzystaniem kodu CESAR-LCPC. Modelowanie przeprowadzono przy przyjętej hipotezie zachowania sprężystego i spreżysto-plastycznego gruntu. Przeprowadzono także analizę zmiennych w czasie odkształceń terenu w oparciu o wyprowadzone funkcje profilu osiadania. Otrzymane rezultaty porównano z wynikami pomiarów dokonanych in situ.
EN
The paper presents two-dimensional FE simulation results of the concrete behaviour under quasi-static cyclic loading using different enhanced coupled elasto-plastic-damage continuum models. Attention is paid to strain localization and stiffness degradation under tensile bending failure. To ensure the mesh-independence, to properly reproduce strain localization and to capture a deterministic size effect, all constitutive models include a characteristic length of micro-structure by means of a non-local theory. Numerical results are compared with corresponding cyclic laboratory tests on concrete specimens under bending. Advantages and disadvantages of coupled models used are outlined. In addition, numerical aspects of implementation and non-local averaging of coupled models are discussed. Finally, a new improved model is proposed to describe strain localization simultaneously under both tension and compression.
9
Content available remote Numerical studies on size effects in concrete beams
EN
The numerical FE investigations of a deterministic and stochastic size effect in unnotched concrete beams of similar geometry under three point bending were performed within elasto-plasticity with non-local softening. Deterministic calculations were performed with the uniform distribution of a tensile strength. In turn, in stochastic calculations, the tensile strength took the form of spatially correlated random fields described by a truncated Gaussian distribution. In order to reduce the number of stochastic realizations without losing the calculation correctness, Latin hypercube sampling was applied. The numerical outcomes were compared with the size effect laws by Bazant.
PL
Przeprowadzono analizę numeryczną MES deterministycznego i statystycznego efektu skali w belkach betonowych geometrycznie podobnych poddanych 3-punktowemu zginaniu. Zastosowano sprężysto-plastyczny model betonu z nielokalnym osłabieniem. Obliczenia deterministyczne wykonano z jednorodnym rozkładem wytrzymałości na rozciąganie. Symulacje stochastyczne przeprowadzono z wykorzystaniem przestrzennie skorelowanych pól losowych opisanych obciętym rozkładem Gaussa. W celu zredukowania liczby symulacji stochastycznych, przy zachowaniu poprawności obliczeniowej, zastosowano metodę próbkowania typu sześcianu łacińskiego. Wyniki numeryczne zostały porównane z prawem efektu skali wg Bazanta.
10
Content available remote Theoretical and numerical issues on ductile failure prediction - an overview
EN
The main goal of this paper is to give a general overview of some of the recent advances accomplished in the description of ductile damage, both from a theoretical and numerical point of view. To start with, the classical local theory with regard to the thermodynamics of irreversible processes is reviewed where a general elasto-plastic damage model is established. It is also highlighted the assumptions and limitations behind the classical theory when the constitutive equations are obtained from the solution of a constrained maximisation problem. Recent advances on the non-local modelling of ductile damage are also addressed where we shed some light on the principles and consequences of non-locality in elasto-plastic damage models. The issues regarding the efficient numerical implementation of both local and non-local theories are also discussed where special attention is devoted to the implementation of non-local models. In particular, a novel computational strategy, suitable for implementations in commercial programs, is presented for the explicit finite element code LS-DYNA in detail. A FORTRAN code excerpt is given in which the main steps for the implementation of the model are schematically depicted. The effectiveness of the non-local model is assessed through the simulation of an axisymmetric specimen and a sheet metal forming process. It is shown that in both cases the non-local numerical strategy is able to diminish the pathological mesh dependency inherently present in local elasto-plastic damage models.
PL
Celem pracy jest przedstawienie przeglądu najnowszych osiągnięć w zakresie opisu plastycznego pękania, zarówno od strony teoretycznej jak i numerycznej. Na wstępie omówiono klasyczną lokalną teorię odnoszącą się do termodynamiki nieodwracalnych procesów, wykorzystywaną do opisu ogólnego modelu sprężysto-plastycznego pękania. Naświetlono również założenia i ograniczenia klasycznej teorii pojawiające się wtedy, kiedy równania konstytutywne są uzyskiwane z rozwiązania problemu minimalizacji z ograniczeniami. Omówiono też ostatnie osiągnięcia w zakresie nie lokalnego modelowania sprężysto-plastycznego pękania, pokazując zasady i konsekwencje wynikające z nie lokalnego traktowania tego procesu. Zagadnienia związane z efektywnym numerycznym opisem lokalnej i nielokalnej teorii są również omówione w pracy, a specjalną uwagę poświęcono implementacji modeli nie lokalnych. Nowa strategia obliczeniowa, umożliwiająca implementację tych modeli w komercyjnych programach symulacyjnych, została szczegółowo przedstawiona na przykładzie LS-DYNA. Fragmenty kodu w języku FORTRAN, w których pokazano główne kroki implementacji, są przytoczone w pracy. Efektywność nie lokalnego modelu jest oceniona na podstawie symulacji odkształcania osiowosymetrycznych próbek oraz procesów tłoczenia. Wykazano, że w obydwóch analizowanych przypadkach nielokalna strategia numeryczna pozwala na obniżenie wrażliwości rozwiązania na rozmiar siatki, które jest nierozerwalnie związane ze sprężysto-plastycznymi modelami pękania.
EN
The paper presents quasi-static 3D FE-simulations of strain localization in a reinforced concrete bar subjected to tension. The material was modeled with smeared continuum crack model using an elasto-plastic constitutive law. A Rankine criterion with isotropic softening and associated flow rule was adopted in a tensile regime of concrete. The behavior of reinforcement was described with an elasto-perfect plastic constitutive model. To ensure the mesh-independency, the model was enhanced in a softening regime by a non-local term to include a characteristic length of micro-structure. The FE-analyses were carried out with a different characteristic length, non-local parameter, reinforcement ratio, distribution of the tensile strength, bond between concrete and reinforcement, softening curve, softening rate and energy fracture.
PL
Artykuł przedstawia quasi-statyczne trójwymiarowe symulacje MES lokalizacji odkształceń w żelbetowym pręcie poddanym rozciąganiu. Materiał był wymodelowany przy zastosowaniu kontynualnego modelu rys rozmytych i sprężysto-plastycznego konstytutywnego prawa. Przyjęto w obszarze rozciągania betonu kryterium Rankine'a z izotropowym osłabieniem i stowarzyszonym prawem płynięcia. Zachowanie zbrojenia zasymulowano sprężysto-idealnie plastycznym modelem konstytutywnym. W celu otrzymania wyników niezależnych od siatki MES, model został rozszerzony w osłabieniu o nielokalny składnik umożliwiający uwzględnienie długości charakterystycznej mikrostruktury. Analizy MES zostały wykonane dla różnej długości charakterystycznej, nielokalnego parametru, procentu zbrojenia, rozkładu wytrzymałości betonu na rozciąganie, kontaktu między betonem a zbrojeniem, krzywej osłabienia, spadku osłabienia oraz energii pękania.
12
Content available remote Wave-induced stresses and pore pressures near a mudline
EN
Conventional methods for the determination of water-wave induced stresses in seabeds composed of granular soils are based on Biot-type models, in which the soil skeleton is treated as an elastic medium. Such methods predict effective stresses in the soil that are unacceptable from the physical point of view, as they permit tensile stresses to occur near the upper surface of the seabed. Therefore, in this paper the granular soil is assumed to behave as an elastic-ideally plastic material, with the Coulomb-Mohr yield criterion adopted to bound admissible stress states in the seabed. The governing equations are solved numerically by a finite difference method. The results of simulations, carried out for the case of time-harmonic water waves, illustrate the depth distributions of the excess pore pressures and the effective stresses in the seabed, and show the shapes of zones of soil in the plastic state. In particular, the effects on the seabed behaviour of such parameters as the degree of pore water saturation, the soil permeability, and the earth pressure coefficient, are illustrated.
13
Content available remote Symulacje badań elementowych piasku opisanego prawem przyrostowo nieliniowym
PL
Przyrostowo nieliniowe konstytutywne prawo interpolacyjne Darve'a należy do grupy związków hypoplastycznych. W niniejszym artykule przedstawiono ideę sformułowania i symulacje numeryczne ściskania piasków w aparacie trójosiowego ściskania. Pokazano zdolności modelu do opisu zmian objętościowych gruntów o różnym zagęszczeniu i upłynnienia luźnego piasku.
EN
Incrementally nonlinear constitutive law proposed by Darve falls into a category of hypoplastic relationships for soils. The paper presents the idea of the law and numerical simulations of triaxial compression of sand. The capability of the model for description of volume variations of soils at various densities as well as for liquefaction of loose sand has been presented.
14
Content available remote Numerical simulations of granular material flow in silos with and without insert
EN
The paper describes results of finite element simulations of confined granular flow in silos with inserts. Attention is laid to the flow pattern and wall pressure distribution during filling and emptying of silos. The calculations are carried out with a finite element code Abaqus. The behaviour of the granular material is described with an isotropic elasto-perfectly plastic constitutive model based on a Drucker-Prager failure criterion. The numerical analysis is performed with the help of an uncoupled Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) approach. The calculations are carried out for a plane strain model silo and an axisymmetric large silo assuming different initial densities of sand, wall friction angles, types, shapes and positions of inserts. The numerical results are compared with laboratory experiments and tests in a large silo.
PL
Przedstawiono numeryczne wyniki zachowania się materiału sypkiego podczas przepływu w silosie z wkładkami. Nacisk położony został na wyznaczenie naporu materiałów sypkich na ściany. Analiza numeryczna przeprowadzona została za pomocą metody elementów skończonych i programu ABAQUS, Zastosowano przestrzenno-materialny opis ruchu tzw. "Arbitary Lagrangian-Eulerian". Własności mechaniczne piasku modelowano przy użyciu prostego modelu spreżysto-plastycznego według Druckera-Pragera. Obliczenia wykonane zostały dla modelowego silosu (w płaskim stanie odkształceń) oraz dla dużego osiowo-symetrycznego silosu. W obliczeniach uwzględniono różne początkowe zagęszczenie piasku, szorstkość ścian oraz różny kształt i pozycje wkładek. Wyniki numeryczne porównane zostały z wynikami badań doświadczalnych.
EN
Results of Finite Element Method (FEM) simulations of a strain localization in concrete specimens are presented. Two different continuum approaches have been used to model to behaviour of concrete: (i) an elasto-plastic constitutive law with the Drucker-Prager criterion in the compression regime and the Rankine criterion in the tensile regime, with isotropic hardening and softening and (ii) an isotropic continuum damage model with the equivalent strain corresponding to the Rankine failure criterion and modified Huber-Mises criterion in terms of strains, with exponential softening. Both constitutive models were enriched by non-local terms to describe strain localization properly, ensure mesh-independence in the softening regime and capture the deterministic size effect. The constitutive models were used to simulate strain localization in concrete in two boundary value problems under plane strain conditions, viz. uniaxial tension and three-point bending. The effect of the characteristic length on load-displacement curves and widths of strain localization is discussed.
EN
The paper presents results of numerical simulations of strain localization in quasi-brittle materials (like concrete) under plane strain conditions. To model the material behaviour, an isotropic elasto-plastic-damage model combining elasto-plasticity and scalar damage was used. An elasto-plastic constitutive law using a Drucker-Prager yield surface (in compression) and Rankine yield surface (in tension) was defined. A modified failure criterion by Rankine for the equivalent strain using an exponential evolution law was assumed within damage mechanics. To obtain mesh-independent results of strain localization, the model was enhanced by non-local terms in the softening regime. A four-point bending test of a concrete beam with a single notch was numerically simulated using the finite element method. FE-results were compared with laboratory experiments.
PL
W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych lokalizacji odkształceń w materiałach quasi-kruchych (jak beton) w płaskim stanie odkształcenia. Do opisu materiału przyjęto izotropowy model sprężysto-plastyczno-zniszczeniowy uwzględniający prawo sprężysto-plastyczne ze skalarną degradacją sztywności. W przypadku prawa sprężysto-plastycznego przyjęto kryterium plastyczności Druckera-Pragera w ściskaniu i kryterium plastyczności Rankine'a w rozciąganiu. Degradację sprężystą opisano z wykorzystaniem definicji odkształcenia zastępczego wegług warunku Rankine'a i wykładniczym prawem ewolucji. W celu otrzymania wyników niezależnych od siatki elementów skończonych, w obszarze osłabienia przyjęto teorię nielokalną. Przedstawiono wyniki symulacji numerycznych dla belki betonowej z nacięciem obciążonej dwoma siłami skupionymi. Wyniki numeryczne porównane z wynikami doświadczalnymi.
17
EN
The paper presents numerical FE-simulations of size effects in quasi-brittle materials like concrete performed under plane strain conditions. The material was modeled within elasto-plasticity with isotropic hardening and softening. A linear Drucker-Prager criterion with a non-associated flow rule was defined in the compressive regime and a linear Rankine criterion with an associated flow rule was adopted in the tensile regime. To ensure the mesh-independence and to capture size effects, both criteria were enhanced in a softening regime by non-local terms to include a characteristic length of micro-structure. FE-analyses of 3 different boundary value problems with respect to a size effect was performed for uniaxial tension, uniaxial compression and three-point bending using various ratios between the characteristic length of microstructure and a concrete specimen size. The numerical results for uniaxial tension and bending were compared with the size effect law by Bazant. In addition, the size effect was numerically investigated in a reinforced concrete beam without stirrups subject to bending, where a perfect bond between concrete and reinforcement was assumed.
PL
Artykuł przedstawia numeryczne symulacje MES efektów skali w materiałach kruchych takich jak beton wykonane w warunkach płaskiego stanu odkształceń. Materiał był modelowany w ramach sprężysto-plastyczności z izotropowym wzmocnieniem i osłabieniem. W obszarze ściskania przyjęto liniowe kryterium Druckera-Pragera z niestowarzyszonym prawem płynięcia, a w obszarze rozciągania liniowe kryterium Rankina ze stowarzyszonym prawem płynięcia. W celu zapewnienia niezależności wyników od siatki i możliwości opisu efektów skali, oba kryteria zostały rozszerzone w obszarze osłabienia o czynniki nielokalne w celu uwzględniania długości charakterystycznej mikrostruktury. Wykonano analizy 3 różnych problemów brzegowych ze względu na efekt skali: jednoosiowego ściskania, jednoosiowego rozciągania i 3-punktowego zginania dla różnych proporcji między długością charakterystyczną mikrostruktury a wielkością elementu. Wyniki numeryczne dla rozciągania i zginania zostały porównane z prawem efektu i skali według Bazanta. Dodatkowo wykonano obliczenia dla żelbetowych belek bez strzemion poddanych zginaniu, gdzie przyjęto pełny kontakt (bez możliwości poślizgu) między zbrojeniem a betonem.
18
Content available remote FE studies of quasi-static mass flow in bins: the polar elasto-plastic approach
EN
The paper deals with numerical modelling of confined flow of granular materials in vertical bins. Quasi-static mass flow of non-cohesive sand with a controlled outlet velocity along the entire silo bottom was numerically studied using a finite element method taking into account an elasto-plastic constitutive law laid down within a Cosserat continuum. The influence of the initial density and the mean grain diameter of the solid, wall roughness, wall stiffness and imperfection, the initial stress state and the pressure level on the stress and deformation states in plane-strain vertical bins was investigated. The numerical results were compared with similar model tests performed with a rectangular vertical bin containing sand. The calculated results were in satisfactory agreement with the experimental ones. The advantages and limitations of the polar elasto-plastic approach to model granular silo flow were outlined.
19
Content available Stability of inelastic bilayered conical shells
EN
The paper deals with the derivation of the basic stability equations of bilayered elastic-plastic conical shells and a approximate solution to these equations, both theroretocally and by numerical procedures. The subject of the analysis is a bilayered open conical shell under a combined load comprising longitudinal forces and external pressure. Kirchhoff-Love's hypotheses hold for the layers, and use is made of constitutive relations in the form of generalized Hooke's law for the elastic stability analysis, and the Prandtl-Reuss incremental plasticity theory for the stability analysis in the elastic-plastic range. The stability equations are derived using the virtual work principle, and Ritz's method is applied to solve the equations. An iterative computer algorithm has been developed which made it possible to analyse the shells in the elastic, elastic-plastic or totally plastic prebuckling state of stress. The numerical results are presented in diagrams.
PL
Tematem pracy jest wyprowadzenie podstawowych równań stateczności dwuwarstwowych otwartych sprężysto-plastycznych powłok stożkowych i przybliżone rozwiązanie tych równań w sposób analityczny i numeryczny. Przedmiotem analizy jest swobodnie podparta dwuwarstwowa powłoka w kształcie wycinka stożka poddana działaniu obciążenia złożonego w postaci sił podłużnych i ciśnienia poprzecznego. Równania stateczności wyprowadzono na podstawie zasady minimum energii potencjalnej powłoki, a do rozwiązania zastosowano metodę Ritza. Wyniki numeryczne otrzymano za pomocą specjalnie zbudowanej iteracyjnej procedury numerycznej z wykorzystaniem komputera.
20
EN
The paper presents numerical simulations of behaviour of concrete elements subjected to uniaxial compression for plane strain. FE-calculations are performed with two different elasto-plastic constitutive laws for concrete. Numerical results obtained suffer from mesh sensivity due to the presence of material softening. To obtain a well-posed boundary problem and a mesh independent solution, conventional constitutive laws with softening require an extension (called regularisation) to describe properly the localisations of deformations. In this paper elasto-plastic constitutive laws are extended by non-local strain terms. Owing to them, localisations of deformations are realistically captured.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.