This paper presents a new approach to determining the synergetic effects of environmental conditions and mechanical loading on the load bearing capacity of structural members. Cellular automata are used to estimate the residual strength of a RC section subjected to concrete corrosion. The evolution of interaction surfaces resulting from bending moments and axial force caused by a continuous degradation process is presented.
PL
W artykule przedstawiono próbę oszacowania skutków oddziaływania środowiska i mechanicznego obciążenia na nośność elementów konstrukcji. Postępy korozji betonu i rezydualną wytrzymałość przekroju żelbetowego określono automatami komórkowymi. Przedstawiono ewolucję powierzchni interakcji momentów gnących i siły osiowej spowodowaną postępującymi procesami degradacji.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono model numerycznego opisu destrukcji elementów żelbetowych, spowodowanej łącznym działaniem korozji chemicznej i obciążenia. Szczególną uwagę zwrócono na modelowanie sprzężonych przepływów dyfuzyjnych za pomocą automatów komórkowych typu Neumanna i Moore'a. Degradacja przekroju została opisana skalarnym parametrem uszkodzenia uwzględniającym różne mechanizmy zniszczenia: kruchy, plastyczny i chemiczny. Za pomocą serii numerycznych testów dotyczących doraźnego zniszczenia przekroju żelbetowego określono spadek w czasie jego nośności rezydualnej.
EN
The paper presents a numerical model describing the destruction of RC elements due to simultaneous action of chemical corrosion and the load. Particular attention is paid to the modeling of diffusive cross-effects by cellular automata of Neumann's and Moore's type. The scalar parameter describes the cross-section deterioration taking into account different damage mechanisms: brittle, plastic and chemical. The decrease with time of the cross-section strength is assessed by means of series of the numerical experiments.
The paper presents results of numerical simulations of fracture in concrete using two different approaches. First, fracture was modelled in a smeared way by an elasto-plastic and a damage continuum model. In elasto-plasticity, a Rankine criterion was used. The degradation of the stiffness in the damage model was described as a scalar variable of an equivalent strain measure. To ensure mesh-independent results, a non-local theory was used. Second, fracture was simulated as discontinuities with the aid of cohesive elements and Extended Finite Element Method (XFEM). The experimental benchmark test for concrete by Nooru-Mohamed under mixed mode conditions was modelled. The obtained numerical results were compared with the corresponding experimental ones.
PL
W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznych MES pękania w betonie z wykorzystaniem dwóch różnych podejść. Po pierwsze, zastosowano ciągły (przesmarowany) opis rys w teorii plastyczności oraz model degradacji modułu sprężystości z różnymi opisami odkształcenia zastępczego w ramach kontynualnej mechaniki uszkodzeń. Oba prawa rozszerzono o długość charakterystyczną mikrostruktury w ramach teorii nielokalnej w celu uzyskania wyników niezależnych od siatki MES. Po drugie, jako alternatywę do symulacji propagacji rys zastosowano nieciągły opis pola przemieszczeń, wykorzystując elementy kohezyjne oraz rozszerzoną metodę elementów skończonych XFEM. Przeprowadzono symulacje numeryczne testu Nooru-Mohamada z jednoczesnym rozciąganiem i ścinaniem betonu. Uzyskane wyniki numeryczne porównano z wynikami doświadczalnymi.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono zastosowanie automatów komórkowych do symulacji sprzężonych przepływów dyfuzyjnych czynników agresywnych w ośrodku porowatym. Degradację matrycy betonowej opisano dwoma parametrami skalarnymi: uszkodzeń korozyjnych oraz mechanicznego osłabienia materiałowego. Wyniki przeprowadzonych obliczeń numerycznych potwierdzają synergistyczny charakter oddziaływań obciążenia mechanicznego i agresywnego środowiska.
EN
Cellular automata modeling was applied to conjugated diffusion flows of aggressive substances through porous media. The degradation of concrete matrix is described by means of two scalar parameters of chemical corrosion and strain softening. The results of the numerical calculations prove the synergetic effect between mechanical loading and aggressive environment.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiony model korozji betonu uwzględnia synergistyczne oddziaływanie obciążenia i degradacji chemicznej. Wykazano efektywność zastosowania automatów komórkowych do symulacji sprzężonych przepływów dyfuzyjnych przy zmiennej przepuszczalności ośrodka.
EN
Multiscale simulation by the cellular automata to diffusion in porous material has been applied. Multilevel synergic effect of loading and chemical activity has been considered. The effective stress has been employed for both equilibrium and evolution equations.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.