DEM modelling of concrete fracture based on its structure micro-CT images

Michał Nitka; Andrzej Tejchman-Konarzewski

doi:10.1016/b978-0-443-15593-2.00006-3

DEM modelling of concrete fracture based on its structure micro-CT images

Abstrakt

W rozdziale książki zawarto numeryczne wyniki mezoskopowe dotyczące postępującego pękania betonu na poziomie kruszywa. Do badania procesu pękania belki betonowej z karbem w trzech (3D) i dwóch (2D) wymiarach zastosowano metodę elementów dyskretnych (DEM). Niejednorodność betonu uwzględniono stosując czterofazowy opis: kruszywo, zaprawa, makropustki i międzyfazowe strefy przejściowe. W obliczeniach DEM na podstawie zdjęć rentgenowskich mikro-CT przyjęto rzeczywistą postać i rozmieszczenie kruszywa w betonie. Osiągnięto dobry poziom zgodności w odniesieniu do siły pionowej wpływającej na ewolucję przemieszczenia otworu wylotowego pęknięcia i kształtu pęknięcia pomiędzy analizą DEM a pomiarami laboratoryjnymi. Ewolucja zerwanych styków, sił normalnych kontaktu, rotacji cząstek, energii wewnętrznych, kształtu kruszywa oraz porowatości i szerokości ITZ były szeroko zbadane numerycznie na poziomie agregatów. Wyniki 3D również mocno kontrastowały z wynikami 2D. Pokazano, że model 3D DEM jest potencjalnym narzędziem do modelowania umożliwiającym przewidywanie i zrozumienie pękania betonu na poziomie mezoskopowym i makroskopowym.