Tension-Compression Damage Model with Consistent Crack Bandwidths for Concrete Materials
Creators
- 1. Anhui University of Science and Technology
- 2. Nanjing Institute of Railway Technology
- 3. General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine
Description
This paper proposes a tension-compression damage model for concrete materials, formulated within the framework of thermodynamics of irreversible processes. The aim of this work is to solve the following problems: the premature divergence of numerical solutions under general loading conditions due to the conflict of tensile and compressive damage bounding surfaces, which is a result of the application of the spectral decomposition method to distinguish tension and compression, and the unsatisfactory reproduction of distinct tension-compression behaviors of concrete by strain-driven damage models. The former is solved by the sign of the volumetric deformation, while the latter is solved via two separated dissipation mechanisms. Moreover, of specific interest is an improved solution to the problem of mesh-size dependency using consistent crack bandwidths, which takes into account situations with irregular meshes and arbitrary crack directions in the context of the crack band approach. The performance of the model is validated by the well-documented experimental data. The simplicity and the explicit integration of the constitutive equations render the model well suitable for large-scale computations.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تقترح هذه الورقة نموذجًا لتلف ضغط الشد للمواد الخرسانية، تمت صياغته في إطار الديناميكا الحرارية للعمليات التي لا رجعة فيها. الهدف من هذا العمل هو حل المشاكل التالية: التباعد المبكر للحلول العددية في ظل ظروف التحميل العامة بسبب تعارض أسطح الشد والضرر الانضغاطي المحيطة، والتي هي نتيجة لتطبيق طريقة التحلل الطيفي لتمييز الشد والضغط، والتكاثر غير المرضي لسلوكيات ضغط الشد المتميزة للخرسانة بواسطة نماذج التلف المدفوعة بالإجهاد. يتم حل الأول عن طريق علامة التشوه الحجمي، في حين يتم حل الأخير من خلال آليتين منفصلتين للتبديد. علاوة على ذلك، هناك اهتمام خاص بحل محسن لمشكلة الاعتماد على حجم الشبكة باستخدام عرض نطاق تشقق ثابت، والذي يأخذ في الاعتبار المواقف ذات الشبكات غير المنتظمة واتجاهات التشقق التعسفية في سياق نهج نطاق التشقق. يتم التحقق من صحة أداء النموذج من خلال البيانات التجريبية الموثقة جيدًا. تجعل البساطة والتكامل الصريح للمعادلات التأسيسية النموذج مناسبًا تمامًا للحسابات واسعة النطاق.Translated Description (French)
Cet article propose un modèle d'endommagement par traction-compression pour les matériaux en béton, formulé dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles. L'objectif de ce travail est de résoudre les problèmes suivants : la divergence prématurée des solutions numériques dans des conditions générales de chargement en raison du conflit des surfaces de limitation des dommages en traction et en compression, qui résulte de l'application de la méthode de décomposition spectrale pour distinguer la tension et la compression, et la reproduction insatisfaisante de comportements distincts de tension-compression du béton par des modèles de dommages entraînés par des contraintes. Le premier est résolu par le signe de la déformation volumétrique, tandis que le second est résolu par deux mécanismes de dissipation séparés. De plus, une solution améliorée au problème de la dépendance de la taille des mailles en utilisant des largeurs de bande de fissure cohérentes, qui prend en compte les situations avec des mailles irrégulières et des directions de fissure arbitraires dans le contexte de l'approche de la bande de fissure, présente un intérêt spécifique. La performance du modèle est validée par les données expérimentales bien documentées. La simplicité et l'intégration explicite des équations constitutives rendent le modèle bien adapté aux calculs à grande échelle.Translated Description (Spanish)
En este trabajo se propone un modelo de daño por tensión-compresión para materiales de hormigón, formulado en el marco de la termodinámica de procesos irreversibles. El objetivo de este trabajo es resolver los siguientes problemas: la divergencia prematura de soluciones numéricas en condiciones generales de carga debido al conflicto de las superficies limítrofes de daño por tracción y compresión, que es el resultado de la aplicación del método de descomposición espectral para distinguir la tensión y la compresión, y la reproducción insatisfactoria de distintos comportamientos de tensión-compresión del hormigón mediante modelos de daño impulsados por deformación. El primero se resuelve mediante el signo de la deformación volumétrica, mientras que el segundo se resuelve mediante dos mecanismos de disipación separados. Además, es de interés específico una solución mejorada al problema de la dependencia del tamaño de malla utilizando anchos de banda de grieta consistentes, que tenga en cuenta situaciones con mallas irregulares y direcciones de grieta arbitrarias en el contexto del enfoque de banda de grieta. El rendimiento del modelo está validado por los datos experimentales bien documentados. La simplicidad y la integración explícita de las ecuaciones constitutivas hacen que el modelo sea adecuado para cálculos a gran escala.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نموذج تلف ضغط التوتر مع عرض نطاق تشقق ثابت للمواد الخرسانية
- Translated title (French)
- Modèle de dommages tension-compression avec des largeurs de bande de fissure cohérentes pour les matériaux en béton
- Translated title (Spanish)
- Modelo de daños por tensión-compresión con anchos de banda de grietas consistentes para materiales de concreto
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2912844599
- DOI
- 10.1155/2019/2810108
References
- https://openalex.org/W1494887317
- https://openalex.org/W1563935867
- https://openalex.org/W1965004274
- https://openalex.org/W1970335575
- https://openalex.org/W1970356567
- https://openalex.org/W1971037661
- https://openalex.org/W1972754208
- https://openalex.org/W1973469855
- https://openalex.org/W1975105339
- https://openalex.org/W1976324054
- https://openalex.org/W1978453859
- https://openalex.org/W1984052998
- https://openalex.org/W1984946485
- https://openalex.org/W1986653111
- https://openalex.org/W1996883628
- https://openalex.org/W2000251313
- https://openalex.org/W2002591191
- https://openalex.org/W2003777936
- https://openalex.org/W2009662850
- https://openalex.org/W2010843556
- https://openalex.org/W2020242014
- https://openalex.org/W2030351472
- https://openalex.org/W2032564339
- https://openalex.org/W2032893239
- https://openalex.org/W2033675870
- https://openalex.org/W2034533494
- https://openalex.org/W2039450527
- https://openalex.org/W2039804337
- https://openalex.org/W2043937093
- https://openalex.org/W2044285781
- https://openalex.org/W2044448298
- https://openalex.org/W2047113223
- https://openalex.org/W2049917098
- https://openalex.org/W2050325073
- https://openalex.org/W2050397000
- https://openalex.org/W2051423519
- https://openalex.org/W2052037519
- https://openalex.org/W2052815421
- https://openalex.org/W2065841032
- https://openalex.org/W2069146224
- https://openalex.org/W2070093789
- https://openalex.org/W2071879489
- https://openalex.org/W2075739118
- https://openalex.org/W2079187766
- https://openalex.org/W2081592518
- https://openalex.org/W2090818568
- https://openalex.org/W2090997153
- https://openalex.org/W2092546137
- https://openalex.org/W2095259135
- https://openalex.org/W2096089512
- https://openalex.org/W2120315580
- https://openalex.org/W2129744210
- https://openalex.org/W2133839662
- https://openalex.org/W2139237780
- https://openalex.org/W2140637904
- https://openalex.org/W2155137029
- https://openalex.org/W2156771519
- https://openalex.org/W2160567898
- https://openalex.org/W2162819559
- https://openalex.org/W2163634898
- https://openalex.org/W2164330534
- https://openalex.org/W2166138878
- https://openalex.org/W2167399593
- https://openalex.org/W2169965033
- https://openalex.org/W2170483980
- https://openalex.org/W2171493479
- https://openalex.org/W2574704856
- https://openalex.org/W4211139558
- https://openalex.org/W4251035314
- https://openalex.org/W4361794279