Mô phỏng 3D vết nứt trong bê tông sử dụng ứng suất chính trong phương pháp phần tử rời rạc
Email:
danhlb@nuce.edu.vn
Từ khóa:
Mô hình nứt 3D, vật liệu bê tông, phương pháp phần tử rời rạc, ứng suất chính.
Tóm tắt
Nghiên cứu mô phỏng ứng xử cơ học của vật liệu bê tông là một nội dung rất quan trọng trong quá trình thiết kế, đánh giá hiện trạng công trình trong thực tế. Để hạn chế một số nhược điểm mô phỏng của phương pháp liên tục, nội dung của nghiên cứu này trình bày quá trình mô phỏng 3D vết nứt trong vật liệu bê tông sử dụng ứng suất chính trong phương pháp phần tử rời rạc (Discrete Element Method - DEM). Mã nguồn mở Granular Object Oriented (GranOO) đã được sử dụng. Trong GranOO, vật liệu liên tục được coi là một tập hợp gồm các phần tử có hình cầu liên kết với nhau. Ứng xử cơ học của vật liệu được mô phỏng thông qua các dầm liên kết nối giữa các phần tử tiếp xúc. Các thông số vi mô của các dầm này được xác định thông qua quá trình hiệu chỉnh. Nghiên cứu đã giới thiệu quá trình mô hình hóa hình học và mô hình hóa cơ học trong DEM. Quá trình mô phỏng thí nghiệm số kéo giản đơn mẫu bê tông hình lập phương có cạnh 10 cm đã được thực hiện ở miền đàn hồi và phá hủy. Kết quả mô phỏng thu được rất sát với lý thuyết về giá trị mô đun Young, cũng như sự xuất hiện và phát triển của vết nứt.Tài liệu tham khảo
[1]. M. Elices, G. V Guinea, J. Gomez, J. Planas, The cohesive zone model: advantages, limitations and challenges, Eng. Fract. Mech., 69 (2002) 137–163.
[2]. Z.-H. Jin, C. T. Sun, Cohesive fracture model based on necking, Int. J. Fract., 134 (2005) 91–108.
[3]. A. Portela, M. H. Aliabadi, D. P. Rooke, The dual boundary element method: effective implementation for crack problems, Int. J. Numer. Methods Eng., 33 (1992) 1269–1287.
[4]. E. L. Albuquerque, P. Sollero, M. H. Aliabadi, Dual boundary element method for anisotropic dynamic fracture mechanics, Int. J. Numer. Methods Eng., 59 (2004) 1187–1205.
[5]. D. Givoli, R. Zusman, An adaptive finite element framework for fatigue crack propagation, Int. J. Numer. Methods Eng., 54 (2002) 111–135.
[6]. M. Schöllmann, M. Fulland, H. A. Richard, Development of a new software for adaptive crack growth simulations in 3D structures, Eng. Fract. Mech., 70 (2003) 249–268.
[7]. Y. Abdelaziz, A. Hamouine, A survey of the extended finite element, Comput. Struct., 86 (2008) 1141–1151.
[8]. T. Belytschko, R. Gracie, G. Ventura, A review of extended/generalized finite element methods for material modeling, Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 17 (2009) 43001.
[9]. F. Calvetti, C. Tamagnini, G. Viggiani, On the incremental behaviour of granular soils, Numer. Model. Geomech., 8 (2002) 3–9.
[10]. R. P. Jensen, M. E. Plesha, T. B. Edil, P. J. Bosscher, N. B. Kahla, DEM Simulation of Particle Damage in Granular Media - Structure Interfaces, Int. J. Geomech., 2001. https://doi: 10.1061/(ASCE)1532-3641(2001)1:1(21)
[11]. P. A. Cundall, O. D. L. Strack, A discrete numerical model for granular assemblies, Géotechnique, 1979. https://doi: 10.1680/geot.1979.29.1.47
[12]. F. V Donze, S. A. Magnier, L. Daudeville, C. Mariotti, L. Davenne, Study of the behavior of concrete at high strain rate compressions by a discrete element method, ASCE J. Eng. Mech, 125 (1999) 1154–1163.
[13]. S. Hentz, Modélisation d’une structure en béton armé soumise à un choc par la méthode des éléments discrets, Grenoble 1, 2003.
[14]. K. Meguro, M. Hakuno, Fracture analyses of concrete structures by the modified distinct element method, Doboku Gakkai Ronbunshu, 1989 (1989) 113–124.
[15]. B. D. Le, G. Koval, C. Chazallon, Discrete element model for crack propagation in brittle materials, Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 40 (2016) 583–595.
[16]. B. D. Le, G. Koval, C. Chazallon, Discrete element approach in brittle fracture mechanics, 2013. https://doi: 10.1108/02644401311304881
[17]. B. D. LE, F. Dau, D. H. Pham, T. D. Tran, Discrete element modeling of interface debonding behavior in composite material: Application to a fragmentation test, Compos. Struct., 272 (2021) 114170.
[18]. B. D. Le, F. Dau, J. L. Charles, I. Iordanoff, Modeling damages and cracks growth in composite with a 3D discrete element method, Compos. Part B Eng., 2016. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2016.01.021
[19]. B. D. Le, Modélisation discrète en mécanique de la rupture des matériaux fragiles, 2013.
[20]. E. Schlangen , J. G. M. Van Mier, Simple lattice model for numerical simulation of fracture of concrete materials and structures, Mater. Struct., 25 (1992) 534–542.
[21]. D. André, J. L. Charles, I. Iordanoff, J. Neauport, The GranOO workbench, a new tool for developing discrete element simulations, and its application to tribological problems, Adv. Eng. Softw., 74 (2014) 40–48. https://doi: 10.1016/j.advengsoft.2014.04.003
[22]. D. H. Eberly, Game physics. 2nd, Amsterdam, Boston: Morgan Kaufmann, 2010.
[23]. T. Nguyen, D. Andre, N. Tessier-Doyen, M. Huger, Discrete element modelling: a promising way to account effects of damages generated by local thermal expansion mismatches on macroscopic behaviour of refractory materials, 2017.
[2]. Z.-H. Jin, C. T. Sun, Cohesive fracture model based on necking, Int. J. Fract., 134 (2005) 91–108.
[3]. A. Portela, M. H. Aliabadi, D. P. Rooke, The dual boundary element method: effective implementation for crack problems, Int. J. Numer. Methods Eng., 33 (1992) 1269–1287.
[4]. E. L. Albuquerque, P. Sollero, M. H. Aliabadi, Dual boundary element method for anisotropic dynamic fracture mechanics, Int. J. Numer. Methods Eng., 59 (2004) 1187–1205.
[5]. D. Givoli, R. Zusman, An adaptive finite element framework for fatigue crack propagation, Int. J. Numer. Methods Eng., 54 (2002) 111–135.
[6]. M. Schöllmann, M. Fulland, H. A. Richard, Development of a new software for adaptive crack growth simulations in 3D structures, Eng. Fract. Mech., 70 (2003) 249–268.
[7]. Y. Abdelaziz, A. Hamouine, A survey of the extended finite element, Comput. Struct., 86 (2008) 1141–1151.
[8]. T. Belytschko, R. Gracie, G. Ventura, A review of extended/generalized finite element methods for material modeling, Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 17 (2009) 43001.
[9]. F. Calvetti, C. Tamagnini, G. Viggiani, On the incremental behaviour of granular soils, Numer. Model. Geomech., 8 (2002) 3–9.
[10]. R. P. Jensen, M. E. Plesha, T. B. Edil, P. J. Bosscher, N. B. Kahla, DEM Simulation of Particle Damage in Granular Media - Structure Interfaces, Int. J. Geomech., 2001. https://doi: 10.1061/(ASCE)1532-3641(2001)1:1(21)
[11]. P. A. Cundall, O. D. L. Strack, A discrete numerical model for granular assemblies, Géotechnique, 1979. https://doi: 10.1680/geot.1979.29.1.47
[12]. F. V Donze, S. A. Magnier, L. Daudeville, C. Mariotti, L. Davenne, Study of the behavior of concrete at high strain rate compressions by a discrete element method, ASCE J. Eng. Mech, 125 (1999) 1154–1163.
[13]. S. Hentz, Modélisation d’une structure en béton armé soumise à un choc par la méthode des éléments discrets, Grenoble 1, 2003.
[14]. K. Meguro, M. Hakuno, Fracture analyses of concrete structures by the modified distinct element method, Doboku Gakkai Ronbunshu, 1989 (1989) 113–124.
[15]. B. D. Le, G. Koval, C. Chazallon, Discrete element model for crack propagation in brittle materials, Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 40 (2016) 583–595.
[16]. B. D. Le, G. Koval, C. Chazallon, Discrete element approach in brittle fracture mechanics, 2013. https://doi: 10.1108/02644401311304881
[17]. B. D. LE, F. Dau, D. H. Pham, T. D. Tran, Discrete element modeling of interface debonding behavior in composite material: Application to a fragmentation test, Compos. Struct., 272 (2021) 114170.
[18]. B. D. Le, F. Dau, J. L. Charles, I. Iordanoff, Modeling damages and cracks growth in composite with a 3D discrete element method, Compos. Part B Eng., 2016. https://doi: 10.1016/j.compositesb.2016.01.021
[19]. B. D. Le, Modélisation discrète en mécanique de la rupture des matériaux fragiles, 2013.
[20]. E. Schlangen , J. G. M. Van Mier, Simple lattice model for numerical simulation of fracture of concrete materials and structures, Mater. Struct., 25 (1992) 534–542.
[21]. D. André, J. L. Charles, I. Iordanoff, J. Neauport, The GranOO workbench, a new tool for developing discrete element simulations, and its application to tribological problems, Adv. Eng. Softw., 74 (2014) 40–48. https://doi: 10.1016/j.advengsoft.2014.04.003
[22]. D. H. Eberly, Game physics. 2nd, Amsterdam, Boston: Morgan Kaufmann, 2010.
[23]. T. Nguyen, D. Andre, N. Tessier-Doyen, M. Huger, Discrete element modelling: a promising way to account effects of damages generated by local thermal expansion mismatches on macroscopic behaviour of refractory materials, 2017.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
19/09/2021
Nhận bài sửa
29/09/2021
Chấp nhận đăng
01/10/2021
Xuất bản
15/10/2021
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Lê Bá, D., & Phạm Duy, H. (1634230800). Mô phỏng 3D vết nứt trong bê tông sử dụng ứng suất chính trong phương pháp phần tử rời rạc. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 72(8), 882-892. https://doi.org/10.47869/tcsj.72.8.3
Số lần xem tóm tắt
178
Số lần xem bài báo
291
