Published November 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Numerical investigation of the influence of casting techniques on fiber orientation distribution in ECC
- 1. Ho Chi Minh City University of Technology and Education
- 2. University of Technology Sydney
Description
Abstract Engineered cementitious composites (ECC), also known as bendable concrete, were developed based on engineering the interactions between fibers and cementitious matrix. The orientation of fibers, in this regard, is one of the major factors influencing the ductile behavior of this material. In this study, fiber orientation distributions in ECC beams influenced by different casting techniques are evaluated via numerical modeling of the casting process. Two casting directions and two casting positions of the funnel outlet with beam specimens are modeled using a particle-based smoothed particle hydrodynamics (SPH) method. In this SPH approach, fresh mortar and fiber are discretized by separated mortar and fiber particles, which smoothly interact in the computational domain of SPH. The movement of fiber particles is monitored during the casting simulation. Then, the fiber orientations at different sections of specimens are determined after the fresh ECC stops flowing in the formwork. The simulation results show a significant impact of the casting direction on fiber orientation distributions along the longitudinal wall of beams, which eventually influence the flexural strength of beams. In addition, casting positions show negligible influences on the orientation distribution of fibers in the short ECC beam, except under the pouring position.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم تطوير المواد المركبة الأسمنتية المهندسة (ECC)، والمعروفة أيضًا باسم الخرسانة القابلة للانحناء، بناءً على هندسة التفاعلات بين الألياف والمصفوفة الأسمنتية. اتجاه الألياف، في هذا الصدد، هو أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على سلوك اللدونة لهذه المادة. في هذه الدراسة، يتم تقييم توزيعات اتجاه الألياف في عوارض ECC المتأثرة بتقنيات الصب المختلفة من خلال النمذجة العددية لعملية الصب. يتم نمذجة اتجاهين للصب وموضعين للصب لمخرج القمع مع عينات الشعاع باستخدام طريقة الديناميكا الهيدروليكية للجسيمات الملساء القائمة على الجسيمات (SPH). في نهج SPH هذا، يتم تقطيع الملاط والألياف الطازجة بواسطة جزيئات الملاط والألياف المنفصلة، والتي تتفاعل بسلاسة في المجال الحسابي لـ SPH. تتم مراقبة حركة جزيئات الألياف أثناء محاكاة الصب. بعد ذلك، يتم تحديد اتجاهات الألياف في أقسام مختلفة من العينات بعد توقف ECC الطازج عن التدفق في القوالب. تُظهر نتائج المحاكاة تأثيرًا كبيرًا لاتجاه الصب على توزيعات اتجاه الألياف على طول الجدار الطولي للعوارض، مما يؤثر في النهاية على قوة ثني العوارض. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر مواضع الصب تأثيرات ضئيلة على توزيع اتجاه الألياف في شعاع ECC القصير، باستثناء تحت موضع الصب.Translated Description (French)
Résumé Les composites cimentaires d'ingénierie (ECC), également connus sous le nom de béton pliable, ont été développés sur la base de l'ingénierie des interactions entre les fibres et la matrice cimentaire. L'orientation des fibres, à cet égard, est l'un des principaux facteurs influençant le comportement ductile de ce matériau. Dans cette étude, les distributions d'orientation des fibres dans les faisceaux ECC influencés par différentes techniques de coulée sont évaluées via la modélisation numérique du processus de coulée. Deux directions de coulée et deux positions de coulée de la sortie de l'entonnoir avec des échantillons de faisceau sont modélisées à l'aide d'une méthode d'hydrodynamique des particules lissées (SPH) basée sur les particules. Dans cette approche SPH, le mortier frais et les fibres sont discrétisés par des particules de mortier et de fibres séparées, qui interagissent en douceur dans le domaine de calcul de SPH. Le mouvement des particules de fibres est surveillé pendant la simulation de coulée. Ensuite, les orientations des fibres à différentes sections des échantillons sont déterminées après que le nouvel ECC cesse de s'écouler dans le coffrage. Les résultats de simulation montrent un impact significatif de la direction de coulée sur les distributions d'orientation des fibres le long de la paroi longitudinale des poutres, qui influencent éventuellement la résistance à la flexion des poutres. En outre, les positions de coulée montrent des influences négligeables sur la distribution d'orientation des fibres dans le faisceau ECC court, sauf sous la position de coulée.Translated Description (Spanish)
Resumen Los compuestos cementosos de ingeniería (ECC), también conocidos como hormigón flexible, se desarrollaron en base a la ingeniería de las interacciones entre las fibras y la matriz cementosa. La orientación de las fibras, en este sentido, es uno de los principales factores que influyen en el comportamiento dúctil de este material. En este estudio, las distribuciones de orientación de las fibras en las vigas ECC influenciadas por diferentes técnicas de fundición se evalúan mediante el modelado numérico del proceso de fundición. Se modelan dos direcciones de colada y dos posiciones de colada de la salida del embudo con especímenes de haz utilizando un método de hidrodinámica de partículas suavizadas (SPH) basado en partículas. En este enfoque de SPH, el mortero y la fibra frescos se discretizan mediante partículas de mortero y fibra separadas, que interactúan suavemente en el dominio computacional de SPH. El movimiento de las partículas de fibra se controla durante la simulación de colada. Luego, las orientaciones de las fibras en diferentes secciones de las muestras se determinan después de que el ECC fresco deja de fluir en el encofrado. Los resultados de la simulación muestran un impacto significativo de la dirección de colada en las distribuciones de orientación de las fibras a lo largo de la pared longitudinal de las vigas, lo que finalmente influye en la resistencia a la flexión de las vigas. Además, las posiciones de colada muestran influencias insignificantes en la distribución de la orientación de las fibras en el haz ECC corto, excepto en la posición de vertido.Files
s11709-022-0870-9.pdf.pdf
Files
(6.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:fd7e7e629414288937cc18f4e45ab9d3
|
6.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقيق العددي في تأثير تقنيات الصب على توزيع اتجاه الألياف في ECC
- Translated title (French)
- Étude numérique de l'influence des techniques de coulée sur la distribution de l'orientation des fibres dans la CEC
- Translated title (Spanish)
- Investigación numérica de la influencia de las técnicas de fundición en la distribución de la orientación de las fibras en ECC
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4311533520
- DOI
- 10.1007/s11709-022-0870-9
References
- https://openalex.org/W109156843
- https://openalex.org/W1970254406
- https://openalex.org/W1971050580
- https://openalex.org/W1982921952
- https://openalex.org/W2014404727
- https://openalex.org/W2017287146
- https://openalex.org/W2018550519
- https://openalex.org/W2019228106
- https://openalex.org/W2025350970
- https://openalex.org/W2033275825
- https://openalex.org/W2033935569
- https://openalex.org/W2041301681
- https://openalex.org/W2056899812
- https://openalex.org/W2060108624
- https://openalex.org/W2060842478
- https://openalex.org/W2065239784
- https://openalex.org/W2077917992
- https://openalex.org/W2083086098
- https://openalex.org/W2154055325
- https://openalex.org/W2273158370
- https://openalex.org/W2344109261
- https://openalex.org/W2406934371
- https://openalex.org/W2593655452
- https://openalex.org/W2594076377
- https://openalex.org/W2939891030
- https://openalex.org/W2942617293
- https://openalex.org/W2962706830
- https://openalex.org/W2982463550
- https://openalex.org/W2991383922
- https://openalex.org/W3010160980
- https://openalex.org/W3095785427
- https://openalex.org/W3157084301
- https://openalex.org/W4245438790