دانلود ترجمه مقاله مدل المان محدود محاسباتی ساده برای رفتار باربری غیرخطی سازه های بتنی (ساینس دایرکت – الزویر 2018) (ترجمه ویژه – طلایی ⭐️⭐️⭐️)

یک مدل المان محدود محاسباتی ساده و سریع برای رفتار باربری غیرخطی سازه های بتنی تقویت شده

A simplified and fast computational finite element model for the nonlinear loaddisplacement behaviour of reinforced concrete structures

چکیده

1. مقدمه

2. مدل سازی عنصر محدود

2.1.سختی RC در مرحله ترک خورده

2.2. رفتار ساختگی RC تحت کشش

2.2.1 رابطه Bond-slip (-gƮ)

2.2.2 مرحله الاستیک خطی (شاخه OA)

2.2.3 مرحله ترک خورده غیر الاستیک(شاخه AC)

2.2.4 مرحله ترک خورده الاستیک (شاخه CB)

3. کاربردهای عددی

3.1 شبیه سازی منشور RC تحت کشش

4. نتیجه گیری

چکیده

شبیه سازی عددی از سازه های بتنی تقویت شده به نمایش واضح بتن و میله های تقویت کننده نیاز دارد، که در آن هردو ماده به طور مجزا با وسیله ی قوانین تشکیل دهنده ی مناسب شامل متغیرهای آسیب برای بتن در فشرده سازی و کشش مدل سازی می شوند. حتی اگر این روش مدل سازی ساده و رضایت بخش باشد، تلاش های محاسباتی بزرگی را، به خصوص در مورد کاربرد های بزرگ مقیاس می طلبد. هدف از این مقاله، توسعه یک مدل جایگزین اختصاصی برای شبیه سازی سازه های بتنی تقویت شده با مقیاس های بزرگ است که در آن نیازی به نشان دادن دقیق تقویت کننده های فولادی نیستند. بر اساس بررسی متون، نویسندگان یک رابطه ی تنش-کرنش ساختگی برای بتن تقویت شده تحت کشش ایجاد کرده اند. این مدل بر اساس شکل منحنی چسبندگی لغزش بین فولاد و بتن پیشنهاد شده توسط کمیته اروپایی بتن (C.E.B.) برای برآورد عرض دهانه ی شکاف است. روابط پوشش دهنده ی مرحله شکسته تا نقطه بازده فولاد بر اساس خواص مواد بتن و فولاد، بر نسبت تقویت و همچنین عرض شکاف پیشنهاد می شوند. مدل توسعه یافته با موفقیت در نرم افزار تجاری ABAQUS اجرا شد. اثربخشی و کارایی محاسباتی از طریق برخی از نمونه های بارگیری کششی و خمشی تعیین شده است.

4. نتیجه گیری
امروزه، ارزیابی مشارکت سختی بتن با عنصر کشش بتن تقویت شده در طی مرحله ترک خوردن، به طور افزاینده ای محبوب شده اند. کدهای ساختمانی پیشنهاد می دهند که عنصر RC به گونه ای طراحی شوند که برای جلوگیری از خوردگی تقویت کننده های فولادی، عرض های دهانه ی ترک ها را محدود کنند. چندین مدل محاسباتی اختصاص یافته به پیش بینی سختی کششی عناصر RC در متون موجود است. با این حال، تا به امروز، این مدل ها در زمینه واقعی استفاده بیشتر و بیشتر از شبیه سازی عددی با استفاده از روش عنصر محدود بررسی نشده اند. هدف از این مقاله توسعه یک مدل پیش بینی کننده ی ساده و سریع برای شبیه سازی رفتار بار جابه جایی ساختارهای RC بدون نیاز به مدل سازی تقویت کننده ی فولادی است.
یک مدل عنصر محدود که تخریب سختی کششی بتن تقویت شده در طی مرحله ترک خوردن را در نظر میگیرد، برای منشور RC تحت تنش و تیر RC تحت خمش ارائه و ارزیابی شده است. این مدل بسیار ساده است و به تلاش محاسباتی بسیار کمتری نیاز دارد زیرا برای ارزیابی رفتار سراسری عناصر RC نیازی به نمایش واضح تقویت کننده های فولادی نیست.

Abstract

Numerical simulation of reinforced concrete structures requires the explicit representation of both the concrete and the reinforcement bars, where the two materials are modelled separately using appropriate constitutive laws including damage variables for concrete in compression and tension. Even if this way of modelling is convenient and satisfactory, it requires a huge computational effort especially in the case of large scale applications. The aim of this paper is to develop an alternative model dedicated for the simulation of large scale reinforced concrete structures with no need to represent explicitly the steel reinforcements. Based on the literature review, the authors developed a fictitious stress–strain relationship for reinforced concrete under tension. The model is based on the shape of the slip-adhesion curve between steel and concrete proposed by the European Committee for Concrete (C.E.B.) to estimate the crack opening widths. Relationships covering the cracked stage up to the yield point of the steel are proposed depending on the material properties of concrete and steel, on the reinforcement ratio, as well as on the crack widths. The developed model was successfully implemented in the ABAQUS commercial software. The effectiveness and computational efficiency are demonstrated through some examples under tensile and bending loadings.

4. Conclusion

Nowadays, the evaluation of the contribution of the concrete stiffness to the reinforced concrete tension element during the cracking stage is becoming increasingly popular. The building codes suggest designing the RC element in such a way to limit the crack opening widths in order to avoid corrosion of steel reinforcements. Several computational models dedicated to the prediction of the tensile stiffness of the RC elements are available in the literature. However, up to now, these models are not explored within the actual context of more and more intensive use of numerical simulation using the finite element method. The aim of this paper was to develop a simplified and fast predictive model to simulate the load-displacement behaviour of RC structures without the need to model the steel reinforcement. A finite element model that takes into account the degradation of the tensile stiffness of reinforced concrete during the cracking stage has been presented and evaluated for RC prism under tension and RC beam under bending. The model is quite simple and requires much less computational effort because it does not require the explicit representation of the steel reinforcement to evaluate the global behaviour of RC elements.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک مدل المان محدود محاسباتی ساده و سریع برای رفتار باربری غیرخطی سازه های بتنی تقویت شده

A simplified and fast computational finite element model for the nonlinear loaddisplacement behaviour of reinforced concrete structures