Моделирование узла балка-колонна с помощью микрополярной модели
Автор: Перцева Ольга Николаевна, Переладова Екатерина Игоревна, Мартынов Глеб Вадимович, Монастырева Дарья Евгеньевна, Дауров Заур Сосланович, Тихонов Роман Сергеевич
Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy
Статья в выпуске: 4 (79), 2019 года.
Бесплатный доступ
В данной статье рассмотрена микрополярная модель, позволяющая описать нелинейный процесс разрыхления бетона в постпиковой зоне с помощью разделения относительных деформаций на пластическую и линейную часть, а также их подсчёта на каждой плоскости микропланов. Было проведено несколько численных экспериментов и их результаты сравнены с лаборатырными экспериментами, которые были проведены ранее другими исследователями. Кроме того, результаты сравнивались с расширенной моделью материала Дрюкера-Прагера. Все числовые примеры были смоделированы в среде ANSYS APDL. После выполнения расчетов были получены результаты для процессов нагрузки и разгрузки, получены переменные деформации для данных процессов. Также было произведено сравнение кривых нагрузки-смещения текущей модели и предыдущих исследований (эксперимент и моделирование с SOLID65) для нисходящей и восходящей нагрузки соответственно. Наконец, приведены характерные значения нагрузки и максимальные прогибы. (В этом проекте была проанализирована правильность микрополярной модели с пластичностью на армированных комплексных структурных образцах, которые были сравнены с экспериментальными данными, проведенными ранее с использованием модели конструктивного материала Виллема и Варнке.)
Микрополярная теория, метод конечных элементов, микропланы, деформация бетона, устойчивость, моделирование, микротрещины
Короткий адрес: https://sciup.org/143170697
IDR: 143170697 | УДК: 69.04 | DOI: 10.18720/CUBS.79.2
Modeling a beam column using a micropolar model
This article discusses the micropolar model, which allows to describe the nonlinear process of concrete loosening in the post-peak zone by separating the relative deformations into the plastic and linear parts, as well as from the calculation on each plane of the microplans. Such a model was used to perform various three-dimensional samples in order to demonstrate its regularization properties. Several numerical samples were investigated and compared with the results of experiments that were conducted recently. In addition, the results were compared with an extended Drucker-Prager material model. All numerical examples were modeled in the ANSYS APDL environment. After performing the calculations, results were obtained for descending and ascending loads. Variable deformations were obtained for the load down and for the load up. We also compared the load-displacement curves of the current model and previous studies (experiment and simulation with SOLID65) for the downward and upward loads, respectively. Finally, characteristic load values and maximum deflections for various modeling sources were given for the load down and for the load up.
Список литературы Моделирование узла балка-колонна с помощью микрополярной модели
- Chen X. and Baˇzant Z. (2014). Microplane damage model for jointed rock masses. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 2014. №38. Pp. 1431-1452.
- Dawari V.B., Vesmawala G.R. (2014). Application of Nonlinear Concrete Model for Finite Element Analysis of Reinforced Concrete Beams. International Journal of Scientific and Engineering Research.2014. №9. Pp. 776-782.
- Hua Jianga, Jidong Zhaoa. (2015). Calibration of the continuous surface cap model for concrete masses. Finite Elements in Analysis and Design.2015. №97.Pp 1-19.
- Kala J., Huˇsek M. (2015). Useful Material Models of Concrete when High Speed Penetrating Fragments are Involved. Mechanics, Energy, Environment. 2015. №42.Pp 190-194.
- Putar F., Sori 'c J., Lesi 'car T., Tonkovi 'c Z. (2016). Modeling of damage phenomenon using strain gradient based finite elements. Special workshop Multiscale Modeling of Heterogeneous Structures, MUMO 2016 Workshop Organizing Committee.2016. USB edition.
- Qinami A., Zreid I., Fleischhauer R., Kaliske M. (2015). Modelliing of impact on concrete plates by use of the microplane approach International Journal of Non-linear Mechanics. 2015. №80 Pp 107-121.
- Zreid I. and Kaliske M. (2014). Regularization of microplane damage models using an implicit gradient enchancement. International Journal of Solids and Structures.2014. №51.Pp 3480-3489.
- Zreid I. and Kaliske M. (2016). An implicit gradient formulation for microplane Drucker-Prager plasticity. International Journal of Plasticity.2016. №83.Pp 252-272.
- Fahmy E.H., Shaheen Y.B., Tawab A.A., Abdelnaby A.M. (2014). Theoretical analysis and finite element modelling of composite ferrocement-concrete beams. International journal of structural engineering. 2014. No.2, Pp. 142-162.
- DOI: 10.1504/IJSTRUCTE.2014.060906
- Zidan M.K., Fayed M.N., Elhosiny A.M., Abdelgawad K.M., Orfy H.H. (2014). Modelling of damage patterns of rc concrete columns under demolition by blasting. Wit transactions on the built environment. 2014. Pp.95-111.
- DOI: 10.2495/SUSI140091
- Варыгина М.П. Вычислительный алгоритм для моделирования микрополярных тонких пластин // Решетневские чтения. 2015. №19. С. 142-147
- Саркисян А.А., Саркисян С.О. Математическая модель динамики микрополярных упругих тонких балок. свободные и вынужденные колебания // Физическая мезомеханика. 2015. №3. С. 25-31
- Никабидзе М.У. Некоторые варианты уравнений микрополярных теорий оболочек // Прикладная математика и математическая физика. 2015. №1. С. 101-118.
- DOI: 10.18262/ammp.2015.0101-07
- Варыгина М.П., Смолехо В.В. Численное моделирование микрополярных тонких пластин // Решетневские чтения. 2016. №20. С. 120-122
- Жамакочян К.А., Саркисян С.О. Метод конечных элементов в расчетах на изгиб микрополярных упругих тонких пластин // Вычислительная механика сплошных сред. 2016. №3. С. 375-383.
- DOI: 10.7242/1999-6691/2016.9.3.31
- Варыгина М.П. Численное моделирование микрополярных цилиндрических оболочек // Решетневские чтения. 2017. №21. С. 8-11
- Илюхин А.А, Попов А.К. Микрополярная модель деформации естественно-закрученного цилиндрического тела // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. №4. С. 105-111
- Шейдаков Д.Н., Михайлова И.Б. Бифуркация равновесия микрополярного стержня из функционально-градиентного материала в условиях комбинированного нагружения // Вестник Южного научного центра РАН. 2014. №3. С.3-9.
- Васильев А.А. К задаче символьного построения моделей тел Коссера // Вестник Тверского Государственного Университета. Серия: прикладная математика. 2015. №4. С.17-25.
- Зеленина А.А, Зубов Л.М. Точные решения нелинейной микрополярной теории упругости для сжимаемого материала // Труды международной научно-практической конференции "Транспорт-2014".2014. С.179.
- Poh L., Peerlings R., Geers M. and Swaddiwudhipong S. An implicit tensorial gradient plasticity model-formulation and comparison with a scalar gradient model. (2011). International Journalof Solids and Structures. 2011. №48. Рр 2595-2604.
- Dahmani L., Khennane A. and Kaci S. (2010). Crack identification in reinforced concrete beams using ansys software. Strengh of Materials. No.42, 2010, Pp. 232-240.
- Muller W.H., Vilchevskaya E.N. (2017). Micropolar theory from the viewpoint of mesoscopic and mixture theories // Physical mesomechanics. 2017. №3. Pp. 25-39
- Адилходжаев А.И., Махаматалиев И.М., Шаумаров С.С. Теоретические аспекты структурно-имитационного моделирования макроструктуры композиционных строительных материалов // Научно-технический вестник брянского государственного университета. 2018. №3. C. 312-320
- Valiev S.N., Ovchinnikov I.G., Vasilyev Y.E., Tao C. Model of reinforced concrete structure deformation under combined effect carbonation and chloride corrosion// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. №3
