Modelowanie lokalizacji odkształceń w materiałach quasi-kruchych z zastosowaniem modelu sprężysto-plastycznego

Abstract

The paper presents results of numerical simulations of strain localization in quasi-brittle materials (like concrete) under plane strain conditions. To model the material behaviour, an isotropic elasto-plastic-damage model combining elasto-plasticity and scalar damage was used. An elasto-plastic constitutive law using a Drucker-Prager yield surface (in compression) and Rankine yield surface (in tension) was defined. A modified failure criterion by Rankine for the equivalent strain using an exponential evolution law was assumed within damage mechanics. To obtain mesh-independent results of strain localization, the model was enhanced by non-local terms in the softening regime. A four-point bending test of a concrete beam with a single notch was numerically simulated using the finite element method. FE-results were compared with laboratory experiments.W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych lokalizacji odkształceń w materiałach quasi-kruchych (jak beton) w płaskim stanie odkształcenia. Do opisu materiału przyjęto izotropowy model sprężysto-plastyczno-zniszczeniowy uwzględniający prawo sprężysto-plastyczne ze skalarną degradacją sztywności. W przypadku prawa sprężysto-plastycznego przyjęto kryterium plastyczności Druckera-Pragera w ściskaniu i kryterium plastyczności Rankine'a w rozciąganiu. Degradację sprężystą opisano z wykorzystaniem definicji odkształcenia zastępczego wegług warunku Rankine'a i wykładniczym prawem ewolucji. W celu otrzymania wyników niezależnych od siatki elementów skończonych, w obszarze osłabienia przyjęto teorię nielokalną. Przedstawiono wyniki symulacji numerycznych dla belki betonowej z nacięciem obciążonej dwoma siłami skupionymi. Wyniki numeryczne porównane z wynikami doświadczalnymi