Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation on cracking performance of UHPC overlaid concrete deck at hogging moment zone of steel-concrete composite girders

Wan Zhiyong, Guo Guohe, Wang Zhiguo, He Shaohua, Tan Juliang, Hou Libo

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

445--457

EN

The concrete deck at the negative bending moment region of a continuous steel-concrete composite girder bridge is the weakest part of the structure. Introducing ultra-high performance concrete (UHPC) to the hogging region may overcome the shortage and break through the bottleneck. This paper explores the cracking performance of steel-concrete composite girders with concrete slabs topped by a thin layer of UHPC subjected to a negative bending moment. A real continuous composite girder bridge is briefly introduced as the engineering background, and the cracking characteristic of the concrete deck over the middle piers of the bridge is numerically modeled. Approaches to strengthen the cracking performance of the concrete deck at the hogging region through topping UHPC overlays are proposed. The effectiveness of the approaches is examined by conducting a series of numerical and experimental tests. Numerical results indicate that the normal concrete (NC) deck near the middle forums of the bridge would crack due to the large tensile stress from negative bending moments. Replacing the top concrete with an identical-thick UHPC overlay can increase the cracking resistance of the deck under the moment. As the thickness of the UHPC overlay increased from 6.0 cm to 12.0 cm, the maximum shear stress at the UHPC overlay-to-NC substrate interface under different load combinations was decreased by 56.3%~65.3%. Experimental results show that the first-cracking load of the composite beam using an NC-UHPC overlaid slab was 2.1 times that using an NC slab. The application of a UHPC overlaid deck can significantly improve the crack performance of the steel-concrete composite girder bridge.

2

The tension-shear fracture behavior of polymeric bone cement modified with hydroxyapatite nano-particles

Ayatollahi M. R., Mirmohammadi S. A., Shirazi H. A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 1

50--59

EN

Polymethylmethacrylate (PMMA)-based bone cement is a well-known polymer in the medicine, especially orthopedic. However it has some drawbacks like lack of enough biocompatibility and poor mechanical properties. These problems can be addressed by incorporation of nano-materials. Hydroxyapatite has been proved to enhance biocompatibility of acrylic bone cements. This bioceramic can affect the mechanical properties of polymeric cements as well. In this study, a number of fracture tests were carried out to investigate the influence of nano-hydroxyapatite (HA) on the fracture behavior of acrylic bone cement under combined tension-shear (mixed mode) loading conditions. Semi-circular specimens were prepared by incorporating different amounts of HA powder into the cement matrix. It was found that adding up to 10 wt% HA into the cement causes an increase in the fracture toughness of PMMA/HA nano-composite in all modes. However, pure cement exhibited the greatest fracture resistance among all samples. Moreover, the comparison between the experimental and theoretical results showed that the generalized maximum tangential stress criterion could estimate the experimental data satisfactorily.

3

Zastosowanie metody punktowej oraz liniowej teorii krytycznych dystansów do wyznaczania odporności na pękanie stali z wykorzystaniem symulacji numerycznych i badań doświadczalnych

Ptak M., Smolnicki M., Lesiuk G.

Interdisciplinary Journal of Engineering Sciences

|

2017

|

Vol. 5, no. 1

33--38

PL

Zagadnienia wyznaczania wytrzymałości elementów konstrukcyjnych poddanych działaniu koncentratorów naprężeń są istotne z punktu widzenia projektowania nowych konstrukcji, a także analizy już istniejących. Jedno z podejść teoretycznych określane mianem Teorii Krytycznych Dystansów pozwala na wyznaczanie stałych materiałowych związanych z procesem pękania. w artykule zaprezentowano metodę wyznaczania stałych Teorii Krytycznych Dystansów; dystansu krytycznego L i charakterystyczną wytrzymałość materiału 𝜎0 dla stali 42CrMo4 (40HM) przy użyciu Metody Punktowej (PM) i Metody Liniowej (LM). Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych – rozciągania próbek z bocznym koncentratorem naprężeń o zróżnicowanym promieniu zaokrąglenia dna karbu oraz symulacji numerycznych w środowisku SIMULIA ABAQUS. Przeprowadzone analizy numeryczne pozwalają na uzyskanie dystrybucji naprężeń przed frontem szczeliny dla różnych konfiguracji geometrii karbów. Na tej podstawie dla badanego materiału wyznaczono dystans krytyczny L wynoszący dla metody punktowej 0,4 mm i odpowiadającą mu charakterystyczną wytrzymałość 2250 MPa (dla metody liniowej odpowiednio 0,47 mm i 1945 MPa).

EN

The article presents the methodology of the Theory of Critical Distances applied for steel 42CrMo4(40HM). The following article demonstrate the use of FEM numerical simulations in an SIMULIA ABAQUS environment for determination of notch stress distribution in SENT (Single Edge Notched Tension) specimen along the notch axis with different configuration of root radius. In order to obtain correct values of the numerical simulation, static tensile test was carried out. In order to estimate basic material properties and strength leading to the rupture of the notched component sample, the point (PM) and line method (LM) were used. In the article, it was examined whether the characteristic length L is independent of the notch configuration. Based on the obtained results, experimental studies and numerical simulations have been designated critical loading conditions for the test material. Finally, it was calculated a critical value of Kc. For 42CrMo4 steel, the critical distance L is equal 0,4mm with characteristic strength estimated on the level: 2250 MPa (for LM method 0.47, 1945MPa correspondingly).

4

Analysis of cohesive zone model parameters on response of glass-epoxy composite in mode II interlaminar fracture toughness test

Dadej K., Surowska B.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

180--188

EN

The purpose of the performed study was to provide the best possible representation of the response of a beam subjected to Interlaminar Fracture Toughness testing in Mode II in the course of the End Notched Flexure test. The beam was modelled numerically with the results obtained in experimental tests. Furthermore, analysis was carried out in order to determine the parameters of the traction-separation law in the ABAQUS program defined for the cohesion layer, which have a key impact on the response of the cracking composite beam in the End Notched Flexure test. Experimental tests were conducted on composite beams reinforced with 'E' type fibre glass in an epoxy resin matrix. A composite plate 4.3 mm thick produced in the autoclave process was cut into beams with dimensions of 150 x 25 mm in a manner ensuring an initial delamination length of 30 mm. A numerical model of the composite material with a cohesion layer based on the determined value of fracture energy in Mode II was developed in the ABAQUS program on the basis of experimental tests. The analysis of the impact of the parameters defined in the traction-separation law on the response of the cracking composite beam was conducted on the basis of numerical simulations. The results obtained from the numerical analyses show a strong dependence between the cohesion layer parameters and the response of the composite beam, also in case of a constant value of fracture toughness. It was determined which of the parameters defined in the ABAQUS program have a key impact on the composite cracking process. Finally, very good convergence was achieved for the beam response in the numerical model and in the experiment in terms of force-displacement curves, the critical value of force and displacement causing energy release and crack length in the composite.

PL

Celem przeprowadzonych prac było jak najlepsze odwzorowanie odpowiedzi belki poddanej badaniu Interlaminar Fracture Toughness w Mode II w teście End Notched Flexure, zamodelowanej numerycznie z wynikami otrzymanymi w testach doświadczalnych. Ponadto, przeprowadzona została analiza mającą na celu zbadanie, które z parametrów prawa trakcja - separacja w programie ABAQUS definiowanego dla warstwy kohezyjnej mają kluczowy wpływ na odpowiedź pękającej belki kompozytowej w badaniu End Notched Flexure. Przedmiotem badań eksperymentalnych były belki kompozytowe wzmocnione włóknem szklanym typu E w osnowie żywicy epoksydowej. Płytę kompozytową o grubości 4,3 mm wytworzoną metodą autoklawową pocięto na belki o wymiarach 150 x 25 mm w taki sposób, żeby otrzymać długość początkową delaminacji równą 30 mm. W programie ABAQUS na podstawie badań eksperymentalnych został opracowany model numeryczny materiału kompozytowego wraz z warstwą kohezyjną bazującą na wyznaczonej wartości energii pękania w Mode II. Na podstawie symulacji numerycznych przeprowadzono analizę wpływu parametrów definiowanych w prawie trakcja - separacja na odpowiedź pękającej belki kompozytowej. Wyniki analiz numerycznych wskazują na dużą zależność pomiędzy wartościami parametrów warstwy kohezyjnej a odpowiedzią belki kompozytowej również przy stałej wartości energii pęknięcia. Przedstawiono, które z parametrów definiowanych w programie ABAQUS mają kluczowy wpływ na proces pękania kompozytów. Finalnie, osiągnięta została bardzo duża zbieżność odpowiedzi belki w modelu numerycznym i eksperymencie, biorąc pod uwagę charakterystyki siła-przemieszczenie, wartość krytyczną siły i przemieszczenia powodujących uwolnienie energii i wzrost pęknięcia w kompozycie.