Optimization of composites based on micro-macro transition in the nonlinear regime

基于非线性状态下微观-宏观转变的复合材料优化

基本信息

项目摘要

The project addresses the optimization of the local layout of composite materials, like Fiber Reinforced Polymers (FRP) and Concrete (RC), with respect to the overall structural response. These global objectives, for example ultimate load and ductility, are essentially controlled by the nonlinear material evolution (cracking, debonding, delamination etc.) on a small scale applying constitutive laws, like a damage formulation or smooth/strong discontinuities, on a local level. Opposite to the macroscopic large scale solution the small scale representation needs a fine resolution. Utilizing the Variational Multiscale Method (VMM) introduced by Hughes 1998 the small scale solution is projected onto the large scale formulation. Once the major component of the project is verified the method is applied to the optimization of selected examples, for instance the tuning of textile reinforced concrete or the post-strengthening of a RC slab by a FRP layer. In conclusion it can be said that this project deals with multiscale optimization of structures posed in a multiscale framework.
该项目致力于优化纤维增强聚合物 (FRP) 和混凝土 (RC) 等复合材料的局部布局,以实现整体结构响应。这些全局目标,例如极限载荷和延展性,本质上是由在局部水平上应用本构定律(如损伤公式或平滑/强不连续性)的小规模非线性材料演化(开裂、脱粘、分层等)控制的。与宏观大规模解决方案相反,小规模表示需要精细的分辨率。利用 Hughes 1998 年引入的变分多尺度方法 (VMM),将小尺度解决方案投影到大规模公式上。一旦项目的主要组成部分得到验证,该方法将应用于所选示例的优化,例如织物增强混凝土的调整或通过 FRP 层对 RC 板进行后加固。总之,可以说该项目涉及多尺度框架中结构的多尺度优化。

项目成果

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