پديد آورنده :
محمد شريفي زماني، حامد
عنوان :
بررسي توزيع سنگدانهها در رفتار مكانيكي بتن با استفاده از روش اجزا محدود بر مبناي مدل‌سازي عنصر نماينده ي حجم (RVE) ) از بتن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 89ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمدرضا افتخار
توصيفگر ها :
سلول نمايندهي حجم , حل المان محدود , بتن , شرايط مرزي پريوديك , خواص مكانيكي , مقاومت كششي
استاد داور :
محمدعلي رهگذر، نيما نورمحمدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/10/15
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/10/16
چكيده فارسي :
چكيده با توجه به هزينههاي ساخت و زمانبر بودن پژوهشهاي آزمايشگاهي بتن محققان در نيم قرن اخير بيشتر به شبيه سازي المان محدودي بتن پرداختهاند در اين پژوهش با توزيع تصادفي سنگدانههاي درشت و در نظر گرفتن تأثير ريزدانهها در خواص مكانيكي مالت در درصد تخلخلهاي مختلف به بررسي اثر تخلخل در مقاومت كششي بتن پرداخته شده است براي اين منظور در حل المان محدود بتن احتياج به تعريف سلول نمايندهي حجم RVE در شرايط مرزي پريوديك PBC است عالوه بر شرايط مرزي الزم است كه هندسه و مش بندي سلول نمايندهي حجم به صورت پريوديك ايجاد شود دليل اين كار ايجاد ارتباط بين خواص ميكرومكانيك و ماكرومكانيك جسم مركب ناهمگن است در اين پژوهش براي بررسي هر چه دقيقتر مراحل انجام كار ابتدا به بررسي اثر آرايش سنگدانهها و اندازهي سلول نمايندهي حجم بر ماتريس سختي بتن پرداخته شده است اين پژوهش در دو فاز مطالعاتي توسط روش المان محدود مورد ارزيابي قرارگرفته است در فاز اول اين پژوهش بعد از شبيه سازي دقيق سلول نمايندهي حجم با شرايط پريوديك ماتريس سختي بتن به دست آمده است در گام نخست فاز اول نتايج اين فاز با نتايج آزمايشگاهي و المان محدود مراجع معتبر مقايسه شده است در اين راستي آزمايي ابتدا با درصد حجمي ثابت 02 درصد سنگدانه با پنج آرايش مختلف سنگدانه نتايج با پژوهشهاي معتبر صحت سنجي شده است كه در بيشترين حالت درصد خطا كمتر از 3 0 درصد ميباشد در گام بعدي نيز با پنج درصد حجمي متفاوت تخلخل يعني 5 0 1 5 1 2 و 5 2 درصد با درصد حجمي ثابت سنگدانهي 02 درصد بار ديگر نتايج با پژوهشهاي معتبر مقايسه و ميزان خطا در بيشترين حالت در اين بار نيز كمتر از 3 0 درصد مشاهده گرديد سپس در تخلخل ثابت 2 درصد و درصد حجمي 02 52 03 53 و 04 درصد سنگدانهي درشت ماتريس سختي محاسبه شده است در فاز دوم براي بررسي اثر تخلخل در مقاومت كششي بتن ابتدا مقاومت كششي بتن با درصد تخلخل 01 02 و 03 درصد با نتايج مراجع مختلف و تئوريهاي موجود مقايسه و درصد خطا بهطور ميانگين 51 1 درصد حاصل شده است در گام بعدي اين فاز مقاومت كششي بتن را در درصد تخلخلهاي 5 0 1 5 1 2 5 2 و3 درصد و درصد حجمي ثابت سنگدانه 03 درصد بررسي و مشاهده شد كه با افزايش تخلخل از 5 0 تا 3 درصد مقاومت كششي 01 درصد كاهش مييابد در گام سوم اين فاز با فرض ثابت بودن ميزان تخلخل 2 درصد و تغيير درصد حجمي سنگدانه با درصدهاي حجمي02 52 03 53 و 04 درصد منحني تنش كرنش كششي بتن رسم و نشان داده شد كه با افزايش درصد حجمي سنگدانه از 02 تا 04 درصد مقاومت كششي بتن در تخلخل 2 درصد 41 درصد افزايش مييابد همچنين نتايج نشان داد كه شكست بتن در اثر تنشهاي كششي از اطراف سنگدانهها حادث ميشود كه با شواهد تجربي و مندرجات منابع ديگر مطابقت دارد بهطور كلي نوآوري اين پژوهش در استفاده از سلول نمايندهي حجم براي بررسي اثر تخلخل بر مقاومت كششي بتن تحت شرايط پريوديك است كلمات كليدي سلول نمايندهي حجم حل المان محدود بتن تخلخل شرايط مرزي پريوديك خواص مكانيكي مقاومت كششي
چكيده انگليسي :
Investigation of aggregate distribution in mechanical behavior of concrete by using finite element method based on representative volume element RVE modeling of concrete Hamed mohammad sharifi zamani hamed mohammad@cv iut ac ir October 21 2020 Department of Civil Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Dr Eftekhar Mohammadreza eft@cc iut ac ir AbstractDue to the construction costs and time consuming laboratory research of concrete Researchers in the last halfcentury have mostly simulated the finite element of concrete In this study by random distribution of coarseaggregates and considering the effect of fine aggregates on the mechanical properties of mortar in differentporosity percentages The effect of porosity on the tensile strength of concrete has been investigated For thispurpose in solving the finite element of concrete it is necessary to define the representative volume element RVE under periodic boundary conditions PBC In addition to the boundary conditions it is necessary toperiodically create the geometry and meshing of the Representative volume element The reason for this is toestablish a relationship between the micromechanical and macromechanical properties of a heterogeneouscomposite body In this study in order to study the steps of the work as accurately as possible first the effect ofthe arrangement of aggregates and the size of the representative volume element on the concrete stiffness matrixhas been investigated This research has been evaluated in two study phases by the finite element method In thefirst phase of this research after accurate simulation of the representative volume element with periodicconditions the concrete stiffness matrix is obtained In the first step of the first phase the results of this phasehave been compared with the laboratory and finite element results of valid references In this verification firstwith a fixed volume percentage of 20 aggregate with five different arrangements of aggregate the results havebeen validated by valid researches that in most cases the error rate is less than 0 3 in the next step with fivedifferent volumetric percentages of porosity ie 0 5 1 1 5 2 and 2 5 with a constant volume percentage ofaggregate of 20 once again the results are compared with valid studies and the amount In most cases the errorwas less than 0 3 Then at a constant porosity of 2 and a volume percentage of 20 25 30 35 and 40 ofcoarse aggregate the stiffness matrix is calculated In the second phase to investigate the effect of porosity on thetensile strength of concrete first the tensile strength of concrete with a porosity percentage of 10 20 and 30 iscompared with the results of various references and existing theories and the error percentage is 1 15 on average In the next step of this phase the tensile strength of concrete was investigated and observed in the porositypercentages of 0 5 1 1 5 2 2 5 and 3 and the constant volume percentage of aggregate 30 which increasedthe porosity from 0 5 Up to 3 tensile strength is reduced by 10 In the third step of this phase assuming theporosity of 2 is constant and the volume percentage of aggregate is changed with volumetric percentages of 20 25 30 35 and 40 the tensile stress strain curve of concrete was drawn and shown that By increasing the volumepercentage of aggregate from 20 to 40 of the tensile strength of concrete at a porosity of 2 it increases by14 The results also showed that concrete failure occurs due to tensile stresses around the aggregates which isconsistent with empirical evidence and the contents of other sources In general the innovation of this research isin using the representative volume element to investigate the effect of porosity on the tensile strength of concreteunder periodic conditions Key words Representative volume element Finite Element Solving Concrete Porosity Periodic Boundary Conditions Mechanical Properties Tensile Strength
استاد راهنما :
محمدرضا افتخار
استاد داور :
محمدعلي رهگذر، نيما نورمحمدي
