Модели материалов

Нелинейное поведение железобетона, бетона и стального фибробетона можно моделировать с помощью материальных моделей «Анизотропия | Повреждение» или «Изотропия | Повреждение».

Диаграмма напряжение-деформация не антиметрична В отличие от других материальных моделей, диаграмма напряжение-деформация для моделей «Изотропия | Повреждение» и «Анизотропия | Повреждение» не антиметрична относительно начала координат. Таким образом, эти модели могут отражать различное поведение бетона и железобетона при сжатии и растяжении.

Образование трещин - Размазанная модель Модели также могут отображать непрерывную деградацию жесткости материала в результате образования трещин. Для этого применяется размазанная модель трещин ("Smeared crack model"). Следующее изображение схематически представляет возможности моделирования трещин дискретно (a) и размазано (b).

Модели трещин в МКЭ: a) дискретная и b) сплошная

Основная идея этих моделей заключается в том, чтобы определить состояние деформации как сумму деформации основного материала и деформации трещин. При возникновении трещины предполагается, что основной материал продолжает вести себя упруго, и все дополнительные деформации происходят в области трещины. Трещина моделируется не отдельно, а как распределенное по элементу, так называемое «размазанное» повреждение.

Параметры повреждения Различие между двумя моделями заключается в способе снижения жесткости.

• В материальной модели «Изотропия | Повреждение» это осуществляется через скалярный параметр повреждения.
• В материальной модели «Анизотропия | Повреждение» снижение жесткости производится по элементу с помощью тензора повреждения.

Изотропия | Повреждение

Направленнено-независимая деградация Изотропное повреждение бетона характеризуется направленнено-независимой деградацией жесткости материала. Жесткость уменьшается через скалярный параметр повреждения во всех пространственных направлениях одинаково, как это характерно для простых континуумных моделей повреждений (модель повреждений Мазара).

Не учитывается направление главных напряжений, повреждение происходит в направлении эквивалентной деформации, которое охватывает также и третье направление, перпендикулярное плоскости. Области растяжения и сжатия тензора напряжений обрабатываются отдельно. Соответственно применяются различные параметры повреждения.

«Размер контрольного элемента» управляет тем, как деформация в области трещины масштабируется на длину элемента. При установленном по умолчанию значении нуль масштабирование не происходит. Это позволяет реалистично отображать поведение материала стального фибробетона.

Анизотропия | Повреждение

Направленнено-зависимая деградация Анизотропное повреждение бетона характеризуется направленнено-зависимым снижением жесткости материала и описывается с помощью тензора повреждения. Это позволяет отображать различные жесткости в направлениях растяжения, сжатия и сдвига.

Физически трещины действуют как дискретные зоны слабости с предпочтительной ориентацией, что приводит к значительным различиям в нормальной и сдвиговой жесткостях поперек или параллельно плоскости трещины. Вследствие этого материал локально демонстрирует ортотропное или трансверсально изотропное поведение.