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Numerische Simulation und energetische Charakterisierung von Betonstrukturen unter Impakt mit diskreter Rissbildung

离散裂纹冲击下混凝土结构的数值模拟和能量表征

基本信息

批准号：
219751561
负责人：
Professor Dr.-Ing. Michael Kaliske
金额：
--
依托单位：
Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2013
资助国家：
德国
起止时间：
2012-12-31 至 2020-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/219751561?language=en
关键词：
Numerische Simulation und energetische Charakterisierung

项目摘要

Die numerische Analyse von Stahlbetonstrukturen unter Impaktlasten erfordert die Anwendung hoch entwickelter Modelle zur Beschreibung der Einwirkung und des Materialverhaltens sowie leistungsfähige Methoden zur Berechnung der Strukturantwort. Im hochdynamischen Lastfall Impakt dominieren die Ausbreitung der Last als Spannungswelle und das ratenabhängige Materialverhalten die Ausbildung maximaler lokaler Beanspruchungen und typischer Rissmuster. Zusätzlich muss der Verbund von Beton und Bewehrung sowie dessen Einfluss auf die transiente Lastausbreitung erfasst werden. Im Antrag wird ein Simulationsmodell entwickelt, das die relevanten Aspekte der Impaktbelastung von Stahlbeton durch die Weiterentwicklung und Kombination von Modellen zur numerischen Approximation des Anpralls, des Materialverhaltens sowie der Rissentwicklung abbilden kann. Die Auswertung ausgewählter Begleitversuche der Kooperationspartner bildet die Grundlage der Weiterentwicklung und Validierung einzelner Modellierungsaspekte. Das kombinierte Modell wird anschließend für die Simulation des Aufpralls eines stählernen Impaktors auf eine Stahlbetonplatte eingesetzt. Ziel ist die Prognose der lokalen Schädigungen sowie der an den Auflagern in angrenzende Bauteile übertragenen Belastungen. Das für die Beschreibung des Materialverhaltens von Beton verwendete Mikroebenenmodell wurde in der ersten Förderperiode bereits um nichtlokal formulierte Schädigung und Plastizität erweitert. Die geplante Umsetzung nichtlokaler Ratenabhängigkeit sowie Erweiterungen für die Abbildung von Schockwellen vervollständigen das Materialmodell. Für die Rissapproximation wurden ein diskretes Modell mit materiellen Kräften sowie ein verschmiertes Phasenfeldmodell entwickelt. Während im diskreten Modell bereits Risswiderstände in Abhängigkeit der Rissgeschwindigkeit umgesetzt wurden, bietet das Phasenfeldmodell Vorteile bei der Erfassung von dreidimensionalen Rissen. Im diskreten Modell sollen verbesserte adaptive Vernetzungsalgorithmen umgesetzt werden. Das verschmierte Modell soll hinsichtlich der realistischen Behandlung von Rissrandbedingungen erweitert werden. Zusätzlich wird die Abbildung der Rissverzweigung in beiden Modellen weiterentwickelt und durch ein geeignetes Experiment validiert. Ein wichtiger Bestandteil des Simulationsmodells ist die realitätsnahe Erfassung der Bewehrung mit und ohne Vorspannung. Drei Ansätze sollen hinsichtlich ihrer Eignung untersucht und mit der Kombination aus Riss- und Materialmodell gekoppelt werden. Nach Abschluss der Entwicklung, Implementation und Validierung wird das Modell zur Prognose der lokalen und globalen Schädigungen von Strukturen unter Impaktlasten eingesetzt. Sowohl die Impaktresistenz bestehender Strukturen als auch deren Resttragfähigkeit nach einem Impakt stehen im Fokus der Untersuchungen. Aufbauend auf dieser Analyse wird die Entwicklung von Verstärkungsmaßnahmen für bestehende Strukturen und die Konstruktion impaktresistenter Neubauten unterstützt.

模具数值分析与材料力学分析与材料力学分析与材料力学分析与材料力学分析leistungsfähige去年秋天，impk dominieren die Ausbreitung der Last als Spannungswelle and das ratenabhängige Materialverhalten die Ausbildung maximaler lokaler Beanspruchungen and typischer Rissmuster。Zusätzlich musus der Verbund von Beton and Bewehrung sowerdessen Einfluss auf die transiente Lastausbreitung erfast werden。在模拟过程中，模拟过程与模拟过程相关，模拟过程与模拟过程有关，模拟过程与模拟过程有关，模拟过程与模拟过程有关，模拟过程与数值过程有关，模拟过程与模拟过程有关。Die Auswertung ausgewählter Begleitversuche der kooperationpartner bilddet Die Grundlage der Weiterentwicklung and valididierung einzelner modellierungspete。Das kombinierte model and anschließend fsr - die Simulation des Aufpralls eines stählernen Impaktors aufine stahlbetonplate eingesetzt。Ziel - die progenent der lokalen Schädigungen so - die der and den Auflagern in angrenzende Bauteile bertragenen Belastungen。[1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1]Die geplante Umsetzung nichtlokaler Ratenabhängigkeit sowie erweterungen f<e:1> r Die Abbildung von Schockwellen vervollständigen as materialmodel。<s:1> r die Rissapproximation（近似）wurden in diskretes model mit materiellKräften sowie ein verschmiertes phasenfeldmodelellentwickelt。Während im diskreten model bereits Risswiderstände in Abhängigkeit der Rissgeschwindigkeit umgesetzt wurden, bietet das phasenfeldmodelell Vorteile der Erfassung von dreidimensionalen Rissen。基于自适应vernetzungsalng算法的网格模型。在现实主义理论的基础上，建立了一种新的模型。Zusätzlich在北京的风与水的融合与遗传的实验验证。Ein whichtiger Bestandteil des Simulationsmodells ist die realitätsnahe Erfassung der Bewehrung mit and ohne Vorspannung。Drei Ansätze sollen hinsichtlich / Eignung - unsuke / mit / Riss- and - materialmodel / gekoppelt werden。[3] [endnoternschluss .] [endnoterschluss .] [endnoterschluss .]Sowohl die impaksistenz bestehender Strukturen也auch deren Resttragfähigkeit nach einem impaksistenz Fokus der Untersuchungen。研究方向：风力发电技术与风力发电技术[j]； [f]; [f]；