21713

21713

شبيه سازي رفتار بتن مسلح محصور شده با كامپوزيت‌هاي اليافي تحت بارگذاري فشاري يكنوا با استفاده از روش المان محدود

كارشناسي ارشد

سازه

95-96

1398/10/23

دكتر وحيد بروجرديان

عمران

آزمايشات نشان داده‌اند كه ضريب ‌پوآسون بتن در خلال بارگذاري، با افرايش بار فشاري افزايش مي‌يابد. اين در حالي است كه در بسياري از پژوهش‌هاي گذشته تا زماني كه بتن به نقطه شكست برسد مقدار ضريب ‌پوآسون آن، مقداري ثابت فرض مي‌شود كه عموماً 2/0 را براي آن انتخاب مي‌كنند. در حالي كه به علت برخي عوامل مانند خرابي بتن در ناحيه غير‌الاستيك، اين مقدار متغير است. در اين پژوهش تلاش شده‌است كه رفتار بتن محصورشده با FRP با لحاظ تغييرات ضريب ‌پوآسون پيش‌بيني شود. به اين منظور، نمونه‌هاي بتن مسلح محصور شده با FRPتحت بارگذاري يكنوا به كمك روش اجزاء محدود غيرخطي مورد مطالعه قرار گرفتند كه براي اين كار از ‌نرم‌افزار ‌‌آباكوس استفاده شده‌است. رفتار سه محوري بتن با استفاده از تئوري‌هاي پلاستيسيته و مكانيك آسيب مدل شد. به منظور شبيه‌سازي هرچه دقيق‌تر المان‌هاي محصور شده و براي مدل‌سازي تغييرات ضريب ‌پوآسون بتن در خلال بارگذاري، يك روش گام‌ به‌گام پيشنهاد شد. در اين روش بين دو مقدار حدي ضريب ‌پوآسون ابتدايي و انتهايي، يك محدوده واسط پيشنهاد شد. پارامتر‌هاي مربوط به اين الگوي واسط با فرآيند بهينه‌يابي با استفاده از كد نويسي در نرم‌افزار متلب محاسبه شدند. بر پايه نتايج بدست آمده، يك رابطه ي رياضي براي بدست آوردن پارامتر‌هاي مدل برآورد شد. مدل پيشنهادي قابليت پيش‌بيني نمودار كامل تنش-كرنش فشاري نمونه‌هاي بتني محصور شده با FRP را دارد. به منظور اعتبار سنجي مدل پيشنهادي، نتايج روش پيشنهادي با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شد. سپس براي نشان دادن مقدار تفاوت بين نمودار‌هاي تنش-كرنش محاسباتي و آزمايشگاهي، دو سنجه خطا مد نظر گرفته شد. نتايج نشان داد‌ مدل پيشنهادي از دقت بسيار خوبي براي ارزيابي پاسخ تنش-كرنش بتن محصور شده با FRP برخوردار است.

1398/11/14

Simulation of the behavior of concrete confined with fiber composites under monotonic compressive loading using finite element method

1/12/2021 12:00:00 AM

Experiments have shown that during loading the Poisson's ratio of concrete increases with increasing compressive load. However, in many previous studies, until the concrete reaches the breaking point, that's Poisson's ratio is assumed to be a constant value, generally choosing 0.2. However, this value varies due to some factors such as the failure of the concrete in the inelastic region. In this study, it is attempted to predict the behavior of FRP- surrounded concrete in terms of Poisson's ratio variations. For this purpose, FRP- surrounded reinforced concrete specimens were studied under non-linear finite element method using Abaqus software. The triaxial behavior of concrete was modeled using theories of plasticity and damage mechanics. A step-by-step approach was proposed to simulate the confined elements more precisely and to model Poisson's ratio variations during loading. In this method, an intermediate range is proposed between the two values of the initial and final Poisson's ratio. Parameters related to this interface pattern were calculated by the optimization process using coding in MATLAB software. Based on the results, a mathematical equation was estimated to obtain the model parameters. The proposed model is capable of predicting complete stress-strain diagram of FRP- surrounded concrete samples. In order to validate the proposed model, the results of the proposed method were compared with the experimental results. Then, two error measures were considered to show the difference between theoretical and experimental stress-strain graphs. The results showed that the proposed model is very accurate for evaluating the stress-strain response of FRP encapsulated concrete.