==
==
==
=
=
=
Where
?=
۳-۱-۶ تحلیل اجزا محدود سازه های بتنی به کمک نرمافزار Abaqus
یک مدل پلاستیسیته باید شامل سه بخش اساسی زیر باشد:
-
- یک سطح تسلیم اولیه در فضای تنش که حد تغییر شکلهای الاستیک را مشخص می کند.
-
- یک قانون سختشدگی که تغییر سطح تسلیم اولیه تحت بارگذاری بیشتر را کنترل می کند.
-
- یک قانون جریان[۷] که رابطه تنش-کرنش پلاستیک نموی را میدهد.
در مدلسازی پلاستیسیته بتن علاوه بر سه شرط بالا فرض وضعیت مقاومت نهایی یعنی شرط گسیختگی که بالاترین حالت تنش است نیز الزامی میباشد.
نرمافزار آباکوس برای مدلسازی بتن از سه مدل مختلف استفاده می کند:
-
- مدل بتن ترکخورده
-
- مدل بتن شکننده
-
- مدل بتن آسیب دیده پلاستیک
هر سه مدل مذکور، قابلیت مدلسازی بتن در همه سازهها شامل تیر، خرپا، پوستهها و اجسام سهبعدی را دارایند [۹].
۳-۱-۶-۱ مدل بتن ترکخورده[۸]
این مدل در محیط Abaqus/Standard می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. برای زمانی که بتن در معرض بارگذاری یکنواخت قرار دارد مناسب است.
در این مدل فرض می شود مهمترین جنبه رفتاری بتن، ترکخوردگی است. ترکخوردگی زمانی اتفاق میافتد که تنشها به یک سطح شکست برسند که سطح آشکاری ترک نامیده می شود. این سطح شکست یک رابطه خطی بین تنش فشاری معادل P و تنش انحرافی میسز q تعریف می کند.
ترکها غیر قابل برگشتاند و در ادامه محاسبات حضور دارند(اما ممکن است باز و بسته شوند). بیشتر از سه ترک نمیتواند در یک نقطه اتفاق بیفتد(۲ تا در یک مورد تنش صفحهای و یکی در مورد تنش تکمحوری). ترکهای بیشتر روند محاسبات را تحت تاثیر قرار می دهند. به همین دلیل باید از مدل آسیب دیده پلاستیک استفاده گردد [۹].
۳-۱-۶-۲ مدل بتن شکننده
این مدل تنها در محیط Abaqus/Explicit قابل استفاده است. بر خلاف مدل بتن ترکخورده که تنها برای بتنهای سازهای است، می تواند برای مدلسازی مواد دیگر مثل سرامیک یا سنگهای ترد بکار رود. برای زمانی که ترکخوردگی کششی رفتار حاکم بر مسئله است از این مدل استفاده می شود. در این مدل، رفتار فشاری همیشه الاستیک خطی در نظر گرفته می شود و از یک معیار شکست ترد به عنوان ضابطهای برای جداشدگی المانها استفاده می شود.
۳-۱-۶-۳ مدل بتن آسیب دیده پلاستیک[۹]
مدل بتن آسیب دیده پلاستیک یک قابلیت کلی برای مدلسازی بتن و دیگر مواد شبه ترد در انواع سازهها فراهم می کند. این مدل بر پایه کارهای lubliner (1989) ارائه و توسطlee و fenves در سال(۱۹۹۸) اصلاح و تکمیل شد. مدل بتن آسیب دیده پلاستیک برخلاف مدلهای دیگر Abaqus می تواند در هر دو تحلیل implicit و Explicit بکار رود. بدلیل اینکه در این تحقیق برای مدلسازی مصالح بتن تیرها از از این مدل استفاده شده، در ادامه مدل مذکور را به نحو مبسوط شرح میدهیم.
این مدل از مفهوم آسیبدیدگی ایزوتروپیک در محدوده خطی در ترکیب با کشش ایزوتروپیک و فشار پلاستیک جهت نمایش رفتار غیرخطی بتن استفاده می کند و دو مکانیزم اصلی برای شکست فرض می کند. ترکخوردگی کششی و خردشدگی فشاری(متناسب با رفتار ترد بتن) [۹].
مدل مذکور سه ویژگی اصلی بتن در ساختمان را در نظر میگیرد [۲۸]:
مقاومت فشاری بزرگتر از کشش است.
زمانی که وارد محدوده پلاستیک می شود سختی کاهش مییابد.
زمانی که بارگذاری از کشش به فشار تغییر می کند بخشی از سختی، دوباره بازیابی می شود.
در شکل(۳-۱۰) رفتار تنش-کرنش بتن در فشار و کشش هنگام باربرداری دیده می شود. سختی بتن زمانی که از محدوده پلاستیک باربرداری می شود کاهش مییابد(برخلاف فولاد که سختی در هنگام باربرداری با سختی اولیه برابر است).
شکل(۳-۱۱) منحنی هیسترزیس بتن را نشان میدهد. دیده می شود زمانی که تنش ماده از کشش به فشار تغییر می کند سختی بازیابی می شود.
همچنین برای بارگذاری دلخواه حتی بارگذاری چرخهای، این مدل مناسب است (مدل smeared برای بارگذاری یکنواخت مناسب بود) و کاهش سختی الاستیک در آن با در نظر گرفتن کرنش پلاستیک هم در کشش و هم در فشار توجیه میگردد [۹].
۳-۱-۶-۳-۱ روابط تنش-کرنش
در تئوری پلاستیسیته افزایشی، تانسور کرنش کل به دو بخش الاستیک و پلاستیک تجزیه می شود.
(۳-۱۴) |