Nieliniowe zachowanie materiałowe betonu zbrojonego, betonu oraz betonu zbrojonego włóknami stalowymi można modelować za pomocą modeli materiałowych „Anizotropowy | Zniszczenie” oraz „Izotropowy | Zniszczenie”.
Diagram naprężenie-odkształcenie nie antymetryczny W przeciwieństwie do innych modeli materiałowych, diagram naprężenie-odkształcenie dla modeli „Izotropowy | Zniszczenie” oraz „Anizotropowy | Zniszczenie” nie jest antymetryczny względem początku układu współrzędnych. Dzięki temu modele te mogą odwzorować różne zachowania betonu lub żelbetu w przypadku ściskania i rozciągania.
Pęknięcia - Rozmazany model pęknięcia Modele te mogą również odwzorować ciągłą degradację sztywności materiału w wyniku pękania. Wykorzystywany jest tutaj rozmazany model pęknięcia ("Smeared crack model"). Poniższy obrazek przedstawia schematycznie możliwości modelowania pęknięć w sposób dyskretny (a) i rozmazany (b).
Podstawową ideą tych modeli jest określenie stanu odkształceń w sposób addytywny z odkształcenia materiału podstawowego i odkształcenia pęknięcia. W przypadku pojawienia się pęknięcia zakłada się, że materiał podstawowy nadal zachowuje się sprężyście, a wszystkie dodatkowe odkształcenia występują w pęknięciu. Pęknięcie nie jest modelowane indywidualnie, ale jako rozproszona w elemencie, tak zwana „rozmazana” deformacja.
Parametry zniszczenia Różnica między tymi dwoma modelami polega na sposobie redukcji sztywności.
- W modelu materiałowym „Izotropowy | Zniszczenie” odbywa się to za pomocą skalarnego parametru zniszczenia.
- W modelu materiałowym „Anizotropowy | Zniszczenie” redukcja sztywności odbywa się natomiast elementami przy użyciu tensoru zniszczenia.
Izotropowy | Zniszczenie
Degradacja niezależna od kierunku Izotropowe zniszczenie betonu charakteryzuje się niezależną od kierunku degradacją sztywności materiału. Sztywność jest redukowana za pomocą skalarnego parametru zniszczenia we wszystkich kierunkach przestrzennych w taki sam sposób, co jest typowe dla prostych modeli zniszczenia kontinuum (model zniszczenia Mazarsa).
Nie uwzględnia się kierunku naprężeń głównych, ale zniszczenie odbywa się w kierunku odkształcenia porównawczego, które obejmuje również trzeci kierunek prostopadły do płaszczyzny. Obszar napięcia i ściskania tensora naprężeń jest traktowany oddzielnie. Obowiązują różne parametry zniszczenia.
„Wielkość elementu referencyjnego” kontroluje, jak odkształcenie w obszarze pęknięcia jest skalowane do długości elementu. Przy ustawionej wartości zero skalowanie nie występuje. Dzięki temu zachowanie materiałowe betonu zbrojonego włóknami stalowymi jest odwzorowywane w sposób realistyczny.
Anizotropowy | Zniszczenie
Degradacja zależna od kierunku Anizotropowe zniszczenie betonu charakteryzuje się zależną od kierunku redukcją sztywności materiałowej i jest opisywane za pomocą tensoru zniszczenia. Dzięki temu można modelować różne sztywności w kierunkach rozciągania, ściskania oraz ścinania.
Fizycznie pęknięcia działają jako nieciągłe strefy osłabienia z preferowaną orientacją, co powoduje znaczne różnice w normalnych i stycznych sztywnościach poprzecznych lub równoległych do płaszczyzny pęknięcia. W wyniku tego materiał lokalnie wykazuje ortotropowe lub poprzecznie izotropowe zachowanie.
