دانلود رایگان ترجمه مقاله به کارگیری از پلاستیسیته آسیب بتن اصلاح شده (ساینس دایرکت – الزویر 2016)

 مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

در این مقاله، اثر پارامترهای ورودی مختلف مدل پلاستیسیته آسیب بتن (CDPM) با رفتار یکنواخت ستون های بتنی محصور FRP مورد مطالعه قرار گرفته است. در نتیجه یک CDPM اصلاح شده پیشنهاد شده تا پاسخ های تنش محوری – کرنش محوری یکنواخت ستون های بتنی محصور FRP و محصور فعال و همچنین انبساط جانبی بتن محصور FRP را پیش بینی کند. رویکرد اتخاذ شده به کالیبره کردن زاویه انبساط و قانون سخت شدگی/ نرم شدگی اتکا دارد که به ترتیب انبساط جانبی نظری مقاطع دایره ای محصور FRP و منحنی های تنش – کرنش بتن محصور فعال را پیش بینی می کنند. بر این اساس، حالت های جدیدی از زاویه انبساطی بتن محصور FRP در مقاطع دایره ای و ورودی قانون سخت شدگی / نرم شدگی بتن محصور فعال ایجاد شده است. حالت زاویه انبساط برای حالتی که مقاطع غیردایره ای از روش یو و همکاران [25] استفاده می کنند، عمومی سازی شده است. همچنین برای اطلاعات سخت شدگی فشاری منحنی هایی که در بتن محصور – فعال کالیبره شده اند به عنوان تابع مشخصات مصالح ورودی فشار محصور برای بتن محصور FRP مورد استفاده قرار گرفته است. دقت مدل پیشنهادی در برابر نتایج آزمایشگاهی 15 فیبر پلیمری تقویت شده کربن (CFRP) نمونه های بتنی با مقاطع عرضی متفاوت (دایره ای، مستطیلی، و مربعی) اعتبارسنجی شده و به صورت آزمایشگاهی به وسیله همان گروه تحقیقاتی [9] و همچنین در برابر دیگر نتایج آزمایشگاهی موجود در سوابق پژوهش مورد آزمایش قرار گرفته است.

3. مدل سازی FE
برنامه اجزا محدود آباکوس [23] کلی مورد نظر برای اجرای تمامی شبیه سازی ها مورد استفاده قرار گرفته است.

3.1 شرایط مرزی و تعاملات
یو و همکاران [25] گزارش کردند که ستون های محصور FRP با طولی دو برابر قطرشان، اثر محدود کننده های انتهایی بر روی رفتار در ناحیه میانی ارتفاع ستون قابل چشم پوشی است. بر این اساس، یو و همکاران [25] تنها مدل سازی بخشی را به جای مدل سازی کل نمونه و استفاده از شرایط مرزی محور تقارن را برای مدل سازی مقاطع دایره ای پیشنهاد کردند. در مطالعه حاضر، منحنی تنش محوری – کرنش محوری نمونه کامل که به صورت کامل FRP در اطراف آن قرار گرفته و با فرض انتهاهای گیردار در آباکوس شبیه سازی شده است، و با آن یک قطعه که دارای یک انتهای گیردار در برابر انتقال عمودی است مقایسه شده و مورد دوم برای اعمال بار برای جابجایی عمومی توصیف شده مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه میان دو مورد تفاوت های جزئی را نشان می دهد، بنابراین، برای بهینه سازی محاسبات، تنها قطعه ای از نمونه مدلسازی خواهد شد. همچنین، با توجه به شرایط مرزی متقارن مسئله، تنها یک چهارم مقطع عرضی مدلسازی شده و شرایط مرزی متقارن مطابق با شکل های 1a و 2 در نظر گرفته شده اند. برای نمونه هایی که به صورت نسبی بسته شده اند به صورت برابر FRP را توزیع کرده ایم، به این دلیل که ساده سازی قطعه نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد، و به دلیل بهینه سازی محاسباتی، تنها نیمی از ارتفاع نمونه، با این فرض که شرایط مرزی متقارن مطابق با شکل 1b باشد، مدلسازی شده است.
محدودیت (قید) برای مدلسازی میان صفحات FRP و بتن مورد استفاده قرار گرفته، به گونه ای که گره ها در هر دو سمت گیردار شده اند تا به صورت مشابه جابجایی انجام شود. این فرض مطابق با نتیجه گیری ایسا و همکاران [15] است که اتصال میان بتن و FRP به صورت قابل توجهی بر روی رفتار محصور شدگی تاثیر نمی گذارد.

3.2 نوع مولفه و مش بندی
صفحه FRP به عنوان مولفه پوسته ای مدلسازی شده در حالیکه هسته بتنی به عنوان مولفه ای جامد و سخت مدلسازی شده است. 4 مولفه پوسته ای گره ای با ادغام کاهش یافته (S4R)، و 8 مولفه آجری گره ای با سه درجه آزادی انتقالی در هر گره (C3D8R) به ترتیب برای صفحات FRP و هسته بتنی مورد استفاده قرار گرفته اند.
مش ها به منظور جلوگیری از هر گونه ناپیوستگی در توزیع تنش¬ ها و کرنش ها در هسته بتنی و صفحه FRP تصحیح شده اند، و مطالعه همگرایی مش ها برای تعیین اندازه بهینه مش ها انجام شده که حلی دقیق را همراه با زمان تحلیل نسبتاً کوتاه فراهم می آورد.
3.3 مشخصات مواد
3.3.1 صفحات FRP
تحت بارگذاری کششی، صفحات FRP رفتار الاستیک خطی را پیش از گسیختگی ترد در تنشی برابر با تنش گسیختگی نهایی از خود نشان می دهند. مشخصات صفحات FRP با استفاده از نوع مصالح «LAMINA» مشخص شده که در آن مدول الاستیسیته E1 در مسیر حلقه مطابق با مقدار فراهم آمده توسط تولید کننده تعیین شده است، در حالیکه به مقادیر ناچیزی اختصاص داده شده است، و نسبت پواسون v برابر با صفر در نظر گرفته شده است.

3.3.2.1 رفتار کششی. با استفاده از CDPM، اطلاعات سختی کششی و آسیب کششی این امکان را فراهم می کنند تا رفتار کششی بتن را توضیح دهیم. با توجه به اینکه نمونه های بتنی صفحه ای مدل سازی شده اند، سختی کششی با استفاده از سختی کششی بتن ، نوع = GFI با مقاومت کششی غیرمحوری برابر با 0.1fc مشخص شده است. آسیب کششی صفر فرض شده به این دلیل که تنها بارگذاری یکنواخت در نظر گرفته شده است. توجه گردد که انتهاب مشخصات کششی بتن دارای اثر قابل توجهی بر روی رفتار ستون های بتنی محصور FRP نداشته، به این معنی که این ستون ها در معرض فشار سه محوری قرار دارند.

3.3.2.2 رفتار فشاری. رفتار فشاری غیرخطی بتن به سخت شدگی فشاری و آسیب فشاری تقسیم شده است.
به صورت گسترده در سوابق پژوهشی گزارش شده است که قانون سخت شدگی / نرم شدگی فشاری یکی از مهمترین پارامترهایی است که رفتار بتن محصور را در زمان مدلسازی با استفاده از نرم افزار آباکوس کنترل می کند [11، 14،25،36]. مدل پیشنهادی از سوی پرووکیز [37] که بعدها توسط مندر و همکاران [38] به منظور توصیف منحنی تنش – کرنش غیرمحوری بتن مورد استفاده قرار گرفت در اولین گام برای تعریف اطلاعات سخت شدگی فشاری بتن و همچنین برای اجرای تحقیقات پارامتری پارامترهای CDPM خاص کاربرد دارد. با این حال، بعداً برای نمونه های محصور شده نشان داده خواهد شد که قانون سخت شدگی / نرم شدگی متفاوتی از موردی که در نمونه های محصور نشده به کار رفته باید مورد استفاده قرار گیرد. توجه گردد که تائو و همکاران که ستون های کوتاه فولادی پر شده با بتن را تحت بارگذاری یکنواخت مدلسازی کردند همچنین یک تحقیق پارامتری را انجام دادند که به ارزیابی اثرات پارامترهای ورودی مختلف CDPM بر روی پاسخ تنش – کرنش محوری ستون ها می پرداخت.
با این حال، اثر ورودی قانون سخت شدگی / نرم شدگی بر روی کرنش جانبی بتن محصور FRP در نمونه های دایره ای باید پیش از انتخاب ورودی قانون سخت شدگی / نرم شدگی برای اجرای تحلیل حساسیت مورد ارزیابی قرار گیرد. بنابراین، دو نمونه دایره ای مشابه با سطح محصور شدگی مشابه مدلسازی شدند. برای یکی از این نمونه ها، ورودی قانون سخت شدگی / نرم شدگی که پیشتر تعریف شده بود و برای مورد بعدی مدل پاپوکیز [37] مورد استفاده قرار گرفته تا اطلاعات ورودی قانون سخت شدگی / نرم شدگی را پیش از تنش حداکثری تعریف نماید در حالیکه رفتاری کاملاً پلاستیک پس از حداکثر تنش فرض شده است.