Numeryczny test rozciągania ze ścinaniem według Willama dla modeli betonu rys rozmytych dostępnych w programie DIANA

• Autorzy: Wójcicki, P. , Winnicki, A.

Warianty tytułu

EN

Numerical Willam's test of tension with shear for smeared crack concrete model s available in Diana code /

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł prezentuje dwa podstawowe modele rys rozmytych dostępne w programie MES DIANA i używane dla analizy konstrukcji betonowych: model rys o ustalonych kierunkach dopuszczający powstanie wielu rys nieortogonalnych w danym punkcie materialnym i model rys obracających się. W artykule przedstawiono podstawy teoretyczne obu modeli i przeanalizowano ich zachowanie na poziomie punktu materialnego w dwóch testach: rozciągania przy wymuszeniu odkształceniowym i testu rozciągania ze ścinaniem (tzw. numeryczny test Willama). W numerycznym teście Willama model materiału jest poddany programowi obciążenia, w którym kierunki odkształceń głównych obracają się. Wyniki symulacji numerycznych prowadzą do wniosku, że żaden z modeli nie opisuje w pełni poprawnie zachowania się betonu w zakresie pokrytycznym.

EN

Paper presents two basic smeared crack models available in the FEM code DIANA and used for an analysis of concrete structures: a fixed crack model allowing creation of many non - orthogonal cracks at a given material point and rotating crack model. In the paper the theoretical backgrounds of both models are presented and their behaviour in two tests at the material point level is analysed: strain driven tension test and tension - shear test (the so called numerical Willam's test). In Willam's test a material model is subjected to a loading programme, in which direction of the principal strains rotate. Results of the numerical simulations lead to a conclusion that neither of those two models describe in a fully proper way behaviour of concrete in post - critical range.

Słowa kluczowe

PL

beton; MES (metoda elementów skończonych); numeryczny test Willama; rozciąganie; rysy rozmyte; symulacje numeryczne

EN

concrete; FEM; numerical simulations; smeared cracks; tension; Willam's test

• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Budownictwo
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 107, z. 4-B
• Strony: 127-162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.,Rys., wykr., wz.,

Twórcy

autor

Wójcicki, P.

autor

Winnicki, A.

• Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] Willam K., Pramono E., Sture S., Fundamental issues of smeared crack models, Proc. SEM-RILEM Int. Conf. On Fracture of Concrete and Rock, S. Shah and S. Swartz, Eds., Society of Engineering Mechanics, Bethel Connecticut 1987, 142-153.
• [2] Winnicki A., Cichoń Cz., Numerical analysis of the plain concrete model prediction for nonproportional loading paths, Advances in Finite Element Technology, B. Topping, Ed., Civil-Comp Press, Edinburgh 1996, 331-339.
• [3] Feenstra P.H., Computational aspects of biaxial stress in plain and reinforced concrete, praca doktorska, Delft University of Technology, Delft 1993.
• [4] Rots J.G., Computational modeling of concrete fracture, praca doktorska, Delft University of Technology, Delft 1988.
• [5] Carol I., Rizzi E., Willam K., On the formulation of anisotropic elastic degradation, II Generalized pseudo-Rankine model for tensile damage, Int. J. Solids Struct. 38, z. 4/2001, 519-546.
• [6] Wosatko A., Finite-element analysis of cracking in concrete using gradient damage-plasticity, praca doktorska, Politechnika Krakowska, Kraków 2008.
• [7] TNO Diana-8.1 Manual, Second ed., May 16,2003.
• [8] Suidan M., Schnobrich W.C., Finite element analysis of reinforced concrete, ASCE J. Struct. Div., 1973, 2109-2122.
• [9] Bažant Z.P., O h B., Crack band theory for fracture of concrete, RILEM Mat. Struct., Vol. 16, 1983, 155-177.
• [10] Crisfield M.A., Wills J., Analysis of R/C panels using different concrete models, J. Eng. Mech. Div., ASCE 115, z. 3/1989, 578-597.
• [11] De Borst R., Nauta P., Non-orthogonal cracks in a smeared finite element model, Engineering Computations 2, 1985, 35-46.
• [12] Gupta A.K., Akbar H., Cracking in reinforced concrete analysis, ASCE J. Struct. Div.,Vol. 110, z. 8/1985, 1735-1746.
• [13] Milford R.V., Schnobrich W.C., Application of rotating crack model to R/C shells, Computer and Structures, Vol. 20, 1985, 225-239.
• [14] Rashid Y.R., Analysis of prestressed concrete pressure vessels, Nucl. Eng. and Design, Vol. 7, 1968, 334-344.
• [15] Broujerdian V., Kazemi M.T., Smeared rotating crack model for reinforced concrete membrane elements, ACI Struct. Journal, z. 7/2010, 411-418.
• [16] De Borst R., Smeared cracking, plasticity, creep, and thermal loading - a unified approach, Computer Methods in Applied Mech. and Eng., Vol. 62, 1987, 89-110.
• [17] Walraven J.C., Reinhardt H.W., Theory and experiments on the mechanical behaviour of cracks in plain and reinforced concrete subjected to shear loading, Heron 26, z. 1/1981, 5-68.
• [18] Szarliński J., Winnicki A., Podleś K., Konstrukcje z betonu w płaskich stanach: komputerowe wspomaganie analizy i projektowania, Politechnika Krakowska, Kraków 2002.
• [19] Bažant Z.P., Comment on orthotropic models for concrete and geomaterials, Journal of Engineering Mechanics, Vol. 109, z. 3/1983, 849-865.
• [20] Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General - Common rules for building and civil engineering structures.
• [21] Reinhardt H.W., Fracture mechanics of an elastic softening material like concrete, Heron 29, z. 2/1984.
• [22] Rolshoven S., Nonlocal plasticity models for localized failure, praca doktorska, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Lausanne 2003.
• [23] Pamin J., Gradient-Enhanced Continuum Models: Formulation, Discretization and Applications, Monograph 301, Series Civil Engineering, Politechnika Krakowska, Kraków 2004.
• [24] Pivonka P., Ožbolt J., Lackner R., Mang H.A., Comparative studies of 3d-constitutive models of concrete: application to mixed-mode fracture, Int. J. Numer. Meth. Engng, Vol. 60, 2004, 549-570.
• [25] Kranz S., Lokale Schwind- und Temperaturgradienten in bewehrten, oberflächennahen Zonen von Betonstrukturen, Schriftenreihe des Instituts für Massivbau und Baustofftechnologie, Heft 35, Karlsruhe 1999.
• [26] Nooru-Mohammed M.B., Mixed-mode fracture of concrete: an experimental approach, praca doktorska, Delft University of Technology, Delft 1992.
• [27] Hassanzadeh M., Behavior of fracture process zones in concrete influenced by simultaneously applied normal and shear displacements, praca doktorska, Lund Institute of Technology, Lund 1991.