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
В октябре этого года Центр инженерно-физических расчетов и анализа (АО «ЦИФРА») отмечает 5 лет со дня создания компании.
Инженеры АО «ЦИФРА» разработают материалы для верификационного отчета к аттестационному паспорту программного средства Ansys/LS-DYNA по заказу АО «АТОМПРОЕКТ». В материалах будет содержаться описание и выбор моделей материалов бетона и арматуры, описание и решение верификационных задач.
Связанные публикации в блоге
Задачи на расчет дрейфа судна (снос судна с линии курса под совместным действием ветра и вызванного им волнения), его курсовой устойчивости и ходкости являются чрезвычайно актуальными. Особенно важно провести расчеты при движении судов с большим водоизмещением, например, контейнеровозов и балкеров, по фарватерам и узким каналам, где возможен выход на мель. Подобные задачи зачастую возникают при проектировании портов и перегрузочных терминалов.
Вибрации в конструкциях и механизмах, в зависимости от характера колебаний, могут быть периодическими и случайными. Случайные вибрации представляют собой набор непериодических колебаний. Анализ случайных вибраций основывается на статистике. Примерами случайных вибраций могут служить: ветровые нагрузки на здание, вибрации в авиационной, ракетной, железнодорожной и автомобильной технике, возникающие в процессе эксплуатации.
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.
Успешно отправлено! Наш менеджер свяжется с Вами в ближайшее время!