Научные публикации

Calibration and Validation of the Menetrey-Willam Constitutive Model for Concrete

Журнал «Строительство уникальных зданий и сооружений»
DOI:10.18720/CUBS.88.4
Авторы: А. Н. Дмитриев, Ю. В. Новожилов, Д. С. Михалюк, В. В. Лалин

На сегодняшний день большинство нелинейных расчетов железобетонных конструкций выполняются с использованием моделей, основанных на теории пластического течения. Одной из наиболее популярных моделей деформирования бетона является модель, основанная на функции текучести Менетри-Виллама и реализованная в ANSYS. Определяющие соотношения данной модели позволяют описать такие важные особенности, как различная прочность бетона при растяжении и сжатии, нелинейное упрочнение, разупрочнение и дилатансия. Однако, применение модели Менетри-Виллама ограничено в проектной практике, поскольку в отечественной и зарубежной литературе отсутствует понятная методика идентификации параметров, основанная на нормативных данных. В данной статье предлагается процедура настройки модели на основе европейского стандарта CEB-FIP Model Code. Полученные параметры верифицируются на базовых тестах – одноосном растяжении, одноосном сжатии и двуосном сжатии. Показано, что результаты базовых тестов полностью соответствуют нормативным данным. Для подтверждения возможности модели адекватно описывать напряженно-деформированное состояние бетона выполнена валидация на шести задачах: осевое сжатие бетонного образца-кубика, четырехточечный изгиб железобетонной балки, трехточечный изгиб бетонной балки с надрезом, внецентренное сжатие железобетонной колонны, испытание бетонного и железобетонного образцов на сдвиг. Для анализа чувствительности результатов к шагу сетки конечных элементов все расчеты были выполнены на трех сетках. Показано, что применение параметров модели на основе предлагаемой методики позволяет достичь хорошего соответствия экспериментальным данным для всех рассмотренных задач практически независимо от размера конечно-элементной сетки. Предлагаемая методика подбора параметров позволяет использовать модель Менетри-Виллама без специальных знаний в области механики бетона.

Читать публикацию

Journal "Construction of Unique Buildings and Structures"

Authors: A. N. Dmitriev, Iu. V. Novozhilov, D. S. Mikhaliuk, V. V. Lalin

Flow plasticity theory has been widely used for nonlinear simulation of reinforced concrete (RC) structures. Constitutive relations of flow plasticity theory in CAE software are referred to as material models. One of the most popular concrete models is the Menetrey-Willam model realized in ANSYS software. The Menetrey-Willam constitutive model can well capture many important mechanical behaviors of concrete such as different tensile and compression strength, nonlinear hardening, softening, and dilatancy. However, there is no published calibration methodology with a clear foundation based on structural design standards. This study suggests an effective calibration procedure to identify the input parameters for the Menetrey-Willam model, mainly according to the CEB-FIP Model Code. Firstly, the identified parameters were verified on basic material tests by a single element simulation. Verification revealed full compliance simulation results with the standards for uniaxial compression, uniaxial tension, and biaxial compression stress states. To validate the ability of the material model to objectively reproduce structural behavior we validated it on six structural tests: confined uniaxial compression of a cube specimen, four-point bending test of a RC beam, three-point bending test of a notched concrete beam, eccentric compression of a RC column, shear rupture test and push-off test of an S-shaped specimen. For all structural tests, a mesh sensitivity analysis was also carried out. The use of the proposed model parameters allows to achieve a good match with the experimental data for all the considered problems almost independently of the mesh size. The obtained parameters can be conveniently used for occasional users without special knowledge in the field of concrete mechanics.

Связанные новости
АО «ЦИФРА» и Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого заключили договор об организации стажировок для студентов по направлению «Механика и математическое моделирование». 16 апреля ведущий специалист АО «ЦИФРА» Мария Чуковенкова выступила в Высшей школе теоретической механики с презентацией о возможностях стажировки в компании. Студенты Политеха старших курсов смогут пройти летнюю практику в компании «ЦИФРА», применить знания для участия в реальных проектах под руководством опытных экспертов компании.
Сотрудники АО «ЦИФРА» приняли участие в заседании секции № 3 «Техническая эксплуатация и ремонт флота, охрана труда» научно-технического совета АО «ЦНИИМФ» (Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт морского флота). Инженер по динамике и прочности АО «ЦИФРА» Андрей Дмитриев выступил с докладом о предстоящем совместном выполнении НИР по расчетному обоснованию эксплуатации железобетонного судна согласно правилам Российского морского регистра судоходства (РС). Также участники заседания рассмотрели тему проектирования судовых конструкций с использованием технологий топологической оптимизации.
Связанные публикации в блоге
Ограждающие конструкции зданий и сооружений проходят проверку на звукоизолирующую способность. Соответствие бетонных/железобетонных перекрытий нормам по звукоизоляции оценивается путем проведения натурных или лабораторных испытаний на воздействие воздушного и ударного шума
Нефтегазовая отрасль имеет большой простор для применения численного моделирования. Так для нефтяного и газового оборудования, нефтяных платформ, резервуаров для хранения топлива, насосов, гидроэнергетических устройств проводятся расчеты статической и динамической прочности и гидрогазодинамические расчеты. В данной статье рассмотрим наиболее распространенные задачи данного отраслевого сектора – расчеты на прочность и герметичность.
Связанные вебинары
В рамках Договора о научно-техническом сотрудничестве между АО «ЦНИИМФ» и АО «ЦИФРА» на данном вебинаре заведующий отделом конструктивной надежности и защиты судов от коррозии АО «ЦНИИМФ» Алексей Петров расскажет об имеющемся опыте и перспективах использования компьютерного моделирования для решения различных задач, связанных с ремонтом или модернизацией судов в эксплуатации.
АО "ЦИФРА" объявляет о проведении серии лекций-вебинаров от ведущих приглашенных экспертов в области численного моделирования. В ходе первого вебинара данной серии будут рассмотрены вопросы прочностного анализа «легких» (lightweight) композитных конструкций при динамическом нагружении с использованием явных решателей (сеточного и бессеточного) ПО LS-DYNA.

Закажите расчет

Команде профессионалов
Изменить файл
Поля, отмеченные звездочкой (*) обязательны для заполнения.