Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6395
Main Title: Erprobung experimentell basierter Evolutionsgleichungen für ein Werkstoffgesetz von Beton
Translated Title: Evaluation of experimentally based evolutionary equations for a material law of concrete
Author(s): Vogdt, Fritz
Advisor(s): Petryna, Yuri
Referee(s): Petryna, Yuri
Hofstetter, Günter
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Versagenssimulationen von Betonbauteilen unter mehrdimensionalen Beanspruchungen sind bis heute eine Herausforderung. Eine Vielzahl bisheriger Materialmodelle ist aus theoretischer Sicht bereits für eine Simulation von Betonkonstruktionen bis zum Versagen geeignet. Häufig beschränkt sich ihre Anwendung aber auf die rechnerische Bestätigung bekannter Versuche, da sie einer belastungsartspezifischen Anpassung von - zum Teil auch nichtphysikalischen - Materialparametern bedürfen. Insbesondere bei dreidimensionalen Materialmodellen wird dieses Problem dadurch verursacht, dass der gegenseitige Einfluss der Belastungen und Verformungen auf die mechanischen Eigenschaften aller Richtungen zu großen Teilen vernachlässigt wird. Zwar berücksichtigen Versagensflächen Festigkeitsunterschiede für unterschiedliche Spannungszustände zuverlässig, aber die Evolution der plastischen Verzerrungen und der Schädigungen in den einzelnen Richtungen wird sehr stark vereinfacht. In der vorliegenden Arbeit werden uni-, bi- und triaxiale Betondruckversuche mit Be- und Entlastung hinsichtlich der plastischen Verzerrungszustände und der orthotropen Schädigungszustände ausgewertet. Die daraus abgeleiteten Evolutionsgleichungen der Plastizität und der Schädigung werden ausschließlich in Abhängigkeit experimentell messbarer Zustandsvariablen formuliert. Auf diese Weise wird die Kalibrierung dieser Evolutionsgesetze an Materialversuche physikalisch nachvollziehbar. Die Evolutionsgleichungen werden als Materialroutine in ein Finite-Elemente-Programm integriert. Ihre Eignung für ein zukünftiges Materialmodell wird durch Simulation von durchgeführten Traglastversuchen verifiziert.
Failure simulations of concrete under multiaxial stresses are challenging till this date. In theory, existing material models are capable to simulate the failure mechanisms of concrete structures. But, their application is often limited to the computational confirmation of known experiments, because the material parameters have to be adaptad to specific load cases. Particularly in three-dimensional material models, the mutual influence of stresses and strains on the mechanical properties of all directions is neglected to a large extend. While failure surfaces exist, which account for different load capacities of concrete in different load conditions, the evolution of plastic strains and the evolution of orthotropic damage is simplified to a large extend. In the present work uni-, bi- and triaxial, cyclic concrete compression tests are evaluated with regard to the evolution of plastic strain states and orthotropic damage states. The resulting evolution laws are formulated as functions of experimentally measurable quantities exclusively. Therefore, the calibration of these laws to experimental test results is physically comprehensible. The evolution laws are integrated into a finite element program as a material routine and verified in comparison to known test results.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de//handle/11303/7086
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-6395
Exam Date: 28-Sep-2017
Issue Date: 2017
Date Available: 1-Nov-2017
DDC Class: DDC::600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::620 Ingenieurwissenschaften::629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften
Subject(s): Beton
Finite-Elemente-Methode
Orthotrope Schädigung
Plastizität
plasticity
concrete
Orthotropic damage
finite-element-method
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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