Overlapping lattice modeling for concrete fracture simulations using sequentially linear analysis
Sıralı lineer analiz ile beton çatlama simülasyonları için üst üste bindirilmiş kafes modeli
- Tez No: 461952
- Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ BİNİCİ, PROF. DR. KAĞAN TUNCAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Beton yapılarda çatlak yerinin ve genişliğinin tahmin edilmesi, aşırı yüklerin ve yıpranmanın sonucu olarak yapılarda sürekli hasarın olması nedeniyle önemlidir. Çatlakların yeri ve genişliği, yapı ömrü hakkında karar vermek için en etkili parametrelerdir. Önemli gelişmelere rağmen, betonun kırılmaya başlamasının ve çatlağın yayılımının bilgisayar modellemesi hala zorlu görevlerdir. Çoğu sonlu elemanlar analizine dayanan birçok farklı sayısal yaklaşım, geçmişte dağınık ve ayrık çatlama yaklaşımıyla kullanılmıştır. Bu tür modeller, çatlamanın yerel doğasını, çatlak yayılımının yönünü yakalamada eksiktir ve testlerle gerçekleştirilecek kapsamlı kalibrasyonlar ile geçici yaklaşımlar gerektirir. Son on yıldaki çalışmalar, kırık olgusunun yerel karakterini yakalamak için parçacık tabanlı simülasyon yöntemlerini (ayrık elemanlar yöntemi, kafes tabanlı yöntemler, düzleştirilmiş parçacık hidrodinamiği, vb.) kullanmaya odaklanmıştır. Bu yaklaşımlar arasında, yerel olmayan kırılma simülasyon araçları olarak kafes modellemesi ve parçacık tabanlı peridinamik yöntem kullanılmıştır. Peridinamik, önceden tanımlanmış bir evrende uzanan pim bağlantılı çubuk elemanları kullanılarak sürekliliğin ayrıklaştırıldığı üst üste binmiş kafes yaklaşımı olarak görülebilir. Bu araçların avantajı, birkaç önemli parametre ile çatlak yayılımı simülasyonu ve modellemesinin nispeten kolay olması ve mikrodan makroya çeşitli ölçeklere köprü kurma yeteneğidir. Bu çalışmada, sıralı doğrusal analiz (SLA) tekniği ile peridinamikte kullanılan konsepte benzer şekilde önceden tanımlanmış bir evrende uzanan bağ elemanları kullanılarak, devamlılığın ayrıştırıldığı üs üste binmiş bir kafes yaklaşımı önerilmiştir. Uygulamamızın literatürdeki en önemli farkı, bir parçacık tabanlı yaklaşımın aksine simülasyonlar için SLA ile klasik bir yapısal analizin kullanılması ve gerilme testi sonuçlarını kullanarak kurucu model parametrelerinin yeniden kalibrasyonunun yapılmasıdır. Kafes büyüklüğü, evren ve yumuşama fonksiyonlarının sonuçların hassasiyeti üzerindeki etkisine odaklanan birkaç betonarme ve donatısız beton testi için simülasyon sonuçları, önerilen modelleme yaklaşımı ile oldukça basit ve sezgisel bir yaklaşım sunan çatlak yayılım yönlerini ve genişliklerini doğru olarak tahmin etme yeteneği göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Estimation of the crack location and width in concrete structures is important due to the sustained damage in structures as a result of extreme loads and aging. The location and width of cracks are the most influential parameters for making decisions on the structure service life. Despite significant developments, the computational modelling of concrete fracture initiation and propagation are still challenging tasks. Many different numerical approaches, most of them based on finite element analysis, have been used in the past employing the smeared or discrete cracking approaches. Such models lack the ability to capture local nature of cracking, the direction of crack propagation and require incorporating ad hoc approaches with extensive calibrations with tests. Recent studies in the last decade have focused on using particle based simulation methods (such as the discrete element method, the lattice-based methods, smoothed particle hydrodynamics, etc) to capture the local character of fracture phenomenon. Among these approaches, lattice modeling and particle based method of peridynamics have been used as non-local fracture simulation tools. Peridynamics can be viewed as an overlapping lattice approach in which continuum is discretized using pin connected bar elements extending over a predefined horizon. The advantages of these tools are the relative ease of modeling and the simulation of crack propagation using a few key parameters with the ability to bridge various scales from micro to macro levels. In this work, an overlapping lattice approach is proposed, where the continuum is discretized using truss elements extending over a predefined horizon similar to the concept used in peridynamics with the sequentially linear analysis (SLA) technique which is a non-iterative direct solution technique for nonlinear problems. The key difference of our application from the literature is the use of a classical structural analysis with SLA for the simulations as opposed to a particle based approach and a novel calibration of the constitutive model parameters using tension test results. Simulation results for several reinforced concrete (RC) and unreinforced concrete tests focusing on the influence of the mesh size, horizon and the softening functions on the sensitivity of results demonstrate the ability of accurately predicting the direction of crack propagation and the crack widths with the proposed modeling approach with a rather simple and intuitive method.
Benzer Tezler
- Numerical modelling of reinforced concrete pressure tunnels using the overlapping lattice method
İç basınçlı betonarme tünellerin örtüşen kafes modeli kullanılarak sayısal modellenmesi
GÖKBERK IŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Deprem MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDeprem Çalışmaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAĞAN TUNCAY
PROF. DR. YALIN ARICI
- Experimental and numerical investigation of shrinkage mechanism of plain and reinforced concrete members
Beton ve betonarme elemanların büzüşme mekanizmasının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
UTKU ALBOSTAN
Doktora
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR KURÇ
PROF. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN
- Nanomekanikte yerel olmayan elastisite teorisi ve çok-ölçekli modellemeye uygulanması
Nonlocal theory of elasticity in nanomechanics and application to multiscale models
MERAL TUNA EROĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Sürekli döküm tandişinde bindirme yapılan slab dökümler için tonaj, kalite belirleme çalışması
Study of slab quality and tonnage determination for overlapping heats in a continuous casting tundish
AYŞE ORAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Ham petrol örneklerindeki suyun NMR T2 durulmalarının pik çizgi yarı genişliğinden türetilmesi
Derivation of NMR T2 relaxations of water in crude oil samples from the half-height peak width
ÖNDER TAŞER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiBatman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ YILMAZ