Finite Element Analysis for Compressive Failure Mechanism of Plain and Confined Concrete Considering Defects inside Concrete

考虑混凝土内部缺陷的普通混凝土和约束混凝土压缩破坏机理的有限元分析

• 批准号: 12650568
• 负责人: HATANAKA Shigemitsu
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: MIE UNIVERSITY
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12650568/
• 关键词: Concrete; Compression; Stress-Strain; FEM Analysis; Strain Softening; Defects; Confined Concrete; Concrete-Filled Steel Tube; ひずみ軟化挙動; 圧縮

There are two main stages in the present study.(1) 3-D FEM Analysis with DIANA CodeFollowing three series of 3-D FEM analyses and discussion has been conducted on stress and damage distribution inside concrete including strain softening level.1) Plain concrete2) Confined concrete with circular section3) Confined concrete with square sectionIn the discussion, following two parameters have been newly defined : Equivalent confining pressure, and Damage index. The discussion has made clear to some extent the failure mechanism of confined concrete with various types of lateral bars.(2) Experiment on Compressive Failure of Plain Concrete with DefectsA series of experiment has been carried out to investigate compressive strength and failure pattern of concrete. Main factors include size of specimen, number and size of macro-defect inside a specimen, and friction between a specimen and loading plates. >From the experiment, the effect of such macro-defects on the failure behavior has been clarified to some extent.(3)Further Study3-D FEM analysis for plain and confined concrete without macro-defects has been successfully conducted in the present study. The analyses for failure patterns of concretes with macro-defects need to be carried out as a further study.

本研究分为两个主要阶段。(1)用DIANA程序对混凝土内部的应力和损伤分布进行了三个系列的三维有限元分析和讨论，包括应变软化水平。1）素混凝土2）圆形截面约束混凝土3）方形截面约束混凝土在讨论中，以下两个参数被新定义：等效围压和损伤指数。本文的讨论在一定程度上阐明了各种形式的横向钢筋约束混凝土的破坏机理。(2)混凝土受压破坏试验研究本文对混凝土的抗压强度和破坏形态进行了试验研究。主要影响因素包括试件尺寸、试件内部宏观缺陷的数量和尺寸以及试件与加载板之间的摩擦力。从实验中可以看出，宏观缺陷对材料的破坏行为有一定的影响。（3）进一步研究了无宏观缺陷的素混凝土和约束混凝土的三维有限元分析。宏观缺陷混凝土的破坏模式分析有待进一步研究。

项目成果

辻誠,水野英二 他: "炭素繊維シートで横補強したコンクリートの一軸圧縮性状"コンクリート工学年次論文集. 22. 109-114 (2000)

Makoto Tsuji、Eiji Mizuno 等人：“用碳纤维片材横向增强的混凝土的无侧限压缩性能”混凝土工程年报 22. 109-114 (2000)。

小池狭千朗, 畑中重光, 他: "高強度域を含むコンファインドコンクリートの圧縮特性の寸法効果に関する実験的研究"日本建築学会構造系論文集. 538. 131-138 (2000)

Sachiro Koike、Shigemitsu Hatanaka 等：“包括高强度区域在内的精制混凝土压缩性能的尺寸效应的实验研究”日本建筑学会结构工程学报 538. 131-138 (2000)。

吉田幸夫, 畑中重光, 他: "三次元FEMプログラムDIANAを用いたコンファインドコンクリートの解析"日本建築学会東海支部研究報告集. 40. 37-40 (2002)

Yukio Yoshida、Shigemitsu Hatanaka 等人：“使用三维 FEM 程序 DIANA 分析受限混凝土”日本建筑学会东海分会研究报告 40. 37-40 (2002)。

水野英二, 松村寿男他: "繰り返し載荷を受ける鉄筋コンクリート柱のポストピーク挙動解析"コンクリート工学論文集. 13-3. (2002)

Eiji Mizuno、Hisao Matsumura 等人：“重复荷载作用下钢筋混凝土柱的峰值后行为分析”混凝土工程杂志 13-3。

Mizuno, E., Takase, Y. and Hatanaka, S.: "Modeling on Cyclic Strain-Softening Behavior of Concrete"Proceeding of the Japan Concrete Institute. Vol.22-3. 163-168 (2000)

Mizuno, E.、Takase, Y. 和 Hatanaka, S.：“混凝土循环应变软化行为建模”日本混凝土协会会议录。