[S_Gagarin]

В поисках наиболее адекватной модели прочности бетона.

Были рассмотрены 6 моделей прочности бетона В20:

1. Линейные характеристики бетона В20,

2. Модель прочности Друкера-Прагера,

3. Модель прочности Друкера-Прагера с учётом разупрочнения (softening),

4. Модель прочности Menetrey-Willam,

5. Модель прочности Menetrey-Willam с учётом разупрочнения (softening),

6. Модель прочности Друкер-Прагер Strength Piecewise (там бетон по умолчанию вшит около В30).

Для экономии времени применены две плоскости симметрии, то есть рассчитывалась четверть призмы 100х100х400мм (это размеры призмы согласно ГОСТ 10180-2012 "Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам".

Давления на торцевые стальные площадки толщиной 50мм от 14.95МПа до 14.99МПа. Исключение - для модели прочности Menetrey-Willam с учётом разупрочнения (softening) давление 13.4МПа, больше не сходилась задача, то есть только линейная стадия.

Итог - модель прочности Друкера-Прагера с учётом разупрочнения (softening) даёт наибольшие относительные деформации 0.00264, что ближе всего к предельным 0.0035, согласно СП.

Ваши мысли, отзывы???

Остается конечно еще на растяжение проверить.

[S_Gagarin]

Linear

[S_Gagarin]

DP

[S_Gagarin]

DP+softening

[S_Gagarin]

MW

[S_Gagarin]

MW+softening

[S_Gagarin]

Concrete NONLINEAR DP Strength Piecewise

[S_Gagarin]

Максимальные относительные деформации в модели бетона DP+softening, давление 14.98МПа.


Я принимал нормативные прочностные характеристики бетона В20, поскольку прочность бетонной призмы 100х100х400мм соответствует им.

[Tyhig]

Offtop: Админ и модераторы, пожалуйста, не закрывайте тему. Офигенно интересно и актуально.

[СергейД]

было бы полезно
повторять эксперименты и сравнивать с чьми-то решениями solid65
из найденных гуглом "ansys validation concrete" можно взять одну из статей.

[S_Gagarin]

Сообщение от СергейД было бы полезно повторять эксперименты и сравнивать с чьми-то решениями solid65 из найденных гуглом "ansys validation concrete" можно взять одну из статей.

"Вы можете попробовать элемент SOLID185 с моделью микроплоскости, так как он намного точнее и легче сходится, чем solid65. просто чтобы проверить прогиб и сравнить его с экспериментальным. Единственный недостаток модели SOLID185 с микропланом состоит в том, что вы не можете рассматривать бетонные трещины как элемент SOLID65."

Я так понял, что SOLID65 имеет возможность PLOTCRC, то есть можно потом распечатать трещины как в Лире в нелинейном расчёте, но SOLID185, с которым и работает современный ANSYS "намного точнее и легче сходится"

[СергейД]

вы кого-то цитируете.? не понял...

я давно не занимался бетоном. 65 я понимал. (plcrack кстати)
мне интересно насколько результаты изменятся с новыми моделями и сравнить.
но ваша задача мне не не кажется подходящей.
решили бы вы что-то из упомянутых бенмарков, а я повторил бы 65.
думаю, было бы поучительно многим.

[S_Gagarin]

Сообщение от СергейД вы кого-то цитируете.? не понял... я давно не занимался бетоном. 65 я понимал. (plcrack кстати) мне интересно насколько результаты изменятся с новыми моделями и сравнить. но ваша задача мне не не кажется подходящей. решили бы вы что-то из упомянутых бенмарков, а я повторил бы 65. думаю, было бы поучительно многим.

Да, это цитата из ответа специалиста службы тех. поддержки ANSYS. С виду выходец из Индии, перевод авто средством гугл. https://www.researchgate.net/post/Ho..._value_is_95mm

Конечно, давай я сделаю сравнительный расчет модели. Поищу. Я не понял сначала что именно ты предлагаешь

Если не трудно - выложи ссылку на пример ансис по расчету балки с solid65

На счет PLOTCRC извиняюсь - написал по памяти, сам еще такое не пробовал, смотрел видео на ютубе

Ты знаешь на счет solid65 - он может снимать с себя внутренние напряжения, при разрушении? Или он как в Лире САПР сохраняет полученные внутренние усилия до конца расчета?

[СергейД]

тест выбери и реши. потом я. позже.загружен.

[S_Gagarin]

Сообщение от СергейД тест выбери и реши. потом я. позже.загружен.

Так то лучше, чтобы ты выбрал. Я понятия не имею что за тест. Ссылку написать не долго совсем, ведь ты знаешь о чём говоришь и уже решал такое. А я в первый раз такое сочетание слов вижу и понятия не имею куда конкретно углубиться

[S_Gagarin]

DP+softening на растяжение

Вот на растяжение эта модель не порадовала - на растяжение напряжения нарастают линейно! Если разделить напряжения 1.35МПа/4.9091e-5=27500МПа - это соответствует линейному закону деформирования.

Надо разбираться. На картинке 1/8 бруска 150х150х450мм

[S_Gagarin]

Придется похоже через командную строку вводить свойства для SOLID65, чтобы получить результаты как в методичке

[frostyfrost]

S_Gagarin, зачем подобные картинки? Нужны графики деформирования плюс полные деформации, желательно на полной модели, а не четвертушке, чтобы оценить картину разрушения. Строите график усилие-перемещение, нагрузку прикладывает в виде перемещения, усилие снимаете в виде общей реакции.

В методичке некорректно судят о предельной нагрузке по моменту начала трещинообразования для кубов и призм.

[S_Gagarin]

Сообщение от frostyfrost S_Gagarin, зачем подобные картинки? Нужны графики деформирования плюс полные деформации, желательно на полной модели, а не четвертушке, чтобы оценить картину разрушения. Строите график усилие-перемещение, нагрузку прикладывает в виде перемещения, усилие снимаете в виде общей реакции. В методичке некорректно судят о предельной нагрузке по моменту начала трещинообразования для кубов и призм.

Не вижу никакой ошибки, чтобы смотреть результаты расчета по изополям перемещений и усилий. Графики я еще научусь строить, это не показатель. Я вижу, что на предельном напряжении 1.35МПа относительные деформации в 3 раза меньше того, что я задавал в модели бетона и модуль деформации получается полностью упругий. Вывод очевиден. Если я ставлю давление 1.4МПа на растяжение, то происходит разрушение модели.

Все очевидно - модель DP+softening выдает наиболее близкие к предельным относительные деформации, при сжатии 0.00264 (предельные 0.0035). Но при растяжении эта модель с линейными свойствами бетона и разрушение наступает после превышения предельного напряжения на растяжение.

Можно и графики строить, но и без них все понятно

[Бахил]

Сообщение от S_Gagarin Не вижу никакой ошибки

А что собственно ты хочешь получить? Для стержней любая "теория прочности" подойдёт.

[S_Gagarin]

Сообщение от Бахил А что собственно ты хочешь получить? Для стержней любая "теория прочности" подойдёт.

Я хочу получить нелинейные деформации как минимум и как максимум - наиболее близкие к предельному значению 0.00015 для бетона на растяжение.

[Бахил]

Для этого нужна диаграмма состояния. Все эти модели, или теории прочности просто связывают трёхосное напряжённое состояние с одноосным.

[S_Gagarin]

Сообщение от Бахил Для этого нужна диаграмма состояния. Все эти модели, или теории прочности просто связывают трёхосное напряжённое состояние с одноосным.

Выходит, что это совсем не просто, поскольку не реализуется фактически.

Ясное дело, что происходит связь одноосной диаграммы с трёхосной.

Я задавал одноосную диаграмму, когда прописывал в модели DP свойства softening: относительное напряжение в начале не линейного упрочнения (я задал 0.9), для растяжения я также задал предельное относительное удлинение, при растяжении 0.00015, однако эти параметры не учитываются фактически.

По-факту я наблюдаю, что при растяжении бетон ведёт себя упруго вплоть до разрушающего значения напряжения.

[Dron_629]

Offtop: Поймал Петька таракана, оторвал ему ногу, и свистнул. Таракан тут же убежал.

На следующий день Петька снова поймал этого таракана. Оторвал ему еще одну ногу, и опять громко свистнул. Насекомое убежало, как и в тот раз.

На третий день Петька оторвал таракану все ноги. Однако когда он засвистел, таракан не двинулся с места.

Новоявленный ученый тут же записал результаты исследования: таракан без ног не слышит.

[S_Gagarin]

Сообщение от Dron_629 Offtop: Поймал Петька таракана, оторвал ему ногу, и свистнул. Таракан тут же убежал. На следующий день Петька снова поймал этого таракана. Оторвал ему еще одну ногу, и опять громко свистнул. Насекомое убежало, как и в тот раз. На третий день Петька оторвал таракану все ноги. Однако когда он засвистел, таракан не двинулся с места. Новоявленный ученый тут же записал результаты исследования: таракан без ног не слышит.

Если считаешь, что я ошибаюсь в своих выводах - напиши об этих расчетах, а не о тараканах

[Бахил]

Диаграмма Прандтля с упрочнением.
Два линейных участка.

[S_Gagarin]

Сообщение от Бахил Диаграмма Прандтля с упрочнением. Два линейных участка.

И что? Есть в природе такая. Считаю, что я задал ее аналог в табличной форме модели DP+softening. Предельная относительная деформация на растяжение указана, предельное напряжение на растяжение указано, относительное напряжение в начале участка нелинейного упрочнения указано, упругие свойства заданы. Все есть, но деформации идут по линейному закону до разрушения

[AlexBud]

Сообщение от S_Gagarin И что? Есть в природе такая. Считаю, что я задал ее аналог в табличной форме модели DP+softening. Предельная относительная деформация на растяжение указана, предельное напряжение на растяжение указано, относительное напряжение в начале участка нелинейного упрочнения указано, упругие свойства заданы. Все есть, но деформации идут по линейному закону до разрушения

А как определяется что произошло разрушение?

[S_Gagarin]

Сообщение от AlexBud А как определяется что произошло разрушение?

Ставлю давление на растяжение 1.4МПа (предельная прочность 1.35) и расчёт не выполняется - программа пишет сообщение, что превышена предельная величина нагрузки (magnitude)

[Бахил]

Построй график "перемещения-усилия".

[AlexBud]

Бахил прав, для того чтобы понять разрушился образец или нет, надо построить график нагрузка-перемещение. Наличие нисходящей ветви указывает на разрушение образца. Если решение прервалось это не значит что образец разрушился. Возможно, просто не удалось достигнуть сходимости задачи при данных настройках

[Бахил]

Нисходящая ветвь может появиться при деформационном загружении, как предложил frostyfrost в № 18.
При силовом нагружении резко растут перемещения.

[Kostya_PC]

Сообщение от СергейД было бы полезно повторять эксперименты и сравнивать с чьми-то решениями solid65 из найденных гуглом "ansys validation concrete" можно взять одну из статей.

Сообщение от S_Gagarin Так то лучше, чтобы ты выбрал. Я понятия не имею что за тест. Ссылку написать не долго совсем, ведь ты знаешь о чём говоришь и уже решал такое. А я в первый раз такое сочетание слов вижу и понятия не имею куда конкретно углубиться

предлагаю воспроизвести результаты эксперимента https://www.researchgate.net/publica...ry_Thick_Slabs

[Ал-й]

Сообщение от Kostya_PC предлагаю воспроизвести результаты эксперимента https://www.researchgate.net/publica...ry_Thick_Slabs

[AlexBud]

Kostya_PC, Мне кажется, для начала надо получить сходимость на чем нибудь попроще чем продавливание)

[S_Gagarin]

Сообщение от Бахил Нисходящая ветвь может появиться при деформационном загружении, как предложил frostyfrost в № 18. При силовом нагружении резко растут перемещения.

Видел такое. Пока что не смог такое вывести на экран у себя. Надо посмотреть.

У меня задача не сходится, когда идёт разрушение конструкции. Видел на ютубе, что люди по 60МПа давление прикладывают и потом смотрят на каком этапе нагрузки произошло разрушение. Видимо, мне нужно что-то поменять в настройках решателя, чтобы так было. Сейчас у меня просто программа выдает ошибку и решение прекращается, если превышена разрушающая нагрузка.


По поводу деформаций всё очевидно - я приложил растягивающее давление 1.35МПа и получил деформации, соответствующие линейному модулю упругости 27500МПа. Если бы деформации были не линейными, я бы получил что-то близкое к 1.35МПа/0.00015 = 9000МПа, но этого нет.

----- добавлено через ~6 мин. -----

Сообщение от AlexBud Kostya_PC, Мне кажется, для начала надо получить сходимость на чем нибудь попроще чем продавливание)

Согласен.

Испытание призм на сжатие и растяжение - это наиболее элементарный и широко экспериментально-подтверждённый способ получения достоверных результатов.


Прочность призмы на сжатие 150х150х600мм соответствует нормативной прочности бетона Rbn, указанной в СП.


ПС: кстати, бетон под опорными площадками пресса не разрушается, поскольку растягивающая поперечная компонента напряжений через трение передаётся на опорные стальные площадки, образуется область в виде клина, где действуют преимущественно сжимающие напряжения без поперечной растягивающей компоненты

[AlexBud]

Лучше вместо давления приложить перемещения (displacement). Затем можно будет посмотреть реакцию на displacement - это будет искомым усилием. Поскольку прикладываются перемещения - они заранее известны. Таким образом мы знаем перемещения и реакцию образца на них в любой момент времени. От этих двух компонент можно построить график усилие-перемещение. В Workbench график можно построить с помощью инструмента chart.

Пример использования chart:

Нажмите для просмотра

https://www.youtube.com/watch?v=hVhmQpiGN0w

[СергейД]

для задачи с очень толстой плитой нет численного решения.
могут быть ошибки и противоречия в исходных данных и результатах.
неясно какие брать параметры бетона. слишком много неопределенностей, чтобы судить о точности моделирования.
надо выбрать задачу, для которой есть и эксперимент и моделирование.
и начать нужно с тонкой плиты,более важной для практики.

или для начала cравните с лирой. вот тема.
будет интересно всем на форуме, а не только "ансисовцам."
https://forum.dwg.ru/showthread.php?t=131662

я лет 10 назад сравнивал, тогда расчеты лиры не убедили.

[S_Gagarin]

Сообщение от СергейД для задачи с очень толстой плитой нет численного решения. могут быть ошибки и противоречия в исходных данных и результатах. неясно какие брать параметры бетона. слишком много неопределенностей, чтобы судить о точности моделирования. надо выбрать задачу, для которой есть и эксперимент и моделирование. и начать нужно с тонкой плиты,более важной для практики. или для начала cравните с лирой. вот тема. будет интересно всем на форуме, а не только "ансисовцам." https://forum.dwg.ru/showthread.php?t=131662 я лет 10 назад сравнивал, тогда расчеты лиры не убедили.

Лиру для нелинейки стоит рассматривать только в крайнем случае, если очень прижмут с экспертизой!

Лира не снимает внутренние усилия с разрушенных элементов. Как итог - разрушенные элементы участвуют в равновесии поперечного сечения до конца расчёта. Во время расчёта разрушенным элементам назначается жёсткость 1МПа, что приводит к прекращению дальнейшего увеличения внутренних напряжений в разрушенном КЭ-те.

Я делал проверку ж.б. балки в Лире. Как итог: по ручному расчёту балка должна нести 7.6т/п.м., в Лире балка разрушается полностью вся в среднем сечении при нагрузке 5.5т/п.м.. Считал с объёмной арматурой и бетоном.

Формулы СП сделаны по результатам натурных испытаний и учитывают намного большие относительные деформации сжатого бетона, от сюда и закладываемая в запас прямоугольная эпюра в сжатой зоне бетона.

Поскольку все разрушенные КЭ в Лире продолжают участвовать в равновесии поперечных сечений (внутренние напряжения не снимаются), то это оказывает ещё дополнительное нагружение сжатой зоны бетона, что выводит из строя ещё больше элементов в сжатой зоне.

Преимущества ANSYS - в местах концентрации напряжений создаются площадки текучести, усилия перераспределяются на соседние элементы. Лира так не может.

У меня получилось, что равновесие поперечного сечения рассчитанной балки в Лире достигается только если просуммировать усилия от разрушенных и не разрушенных элементов, причём доля усилий от разрушенных элементов составляет около 60%!!!

На последнем скриншоте показаны не разрушенные КЭ-ы в середине пролёта балки.

[СергейД]

про ансис меня агитировать не нужно. речь идет о выборе правильного примера для сравнения.

Ал-Й! что посоветуете? готовы посчитать тоже?

[Ал-й]

Сообщение от СергейД Ал-Й! что посоветуете? готовы посчитать тоже?

Балку Торонто? Готов, я даже уверен, что выиграю в точности результата )
Мы ее как только не считали уже - во всем известном ПО (с переменным успехом).
p.s. в Лире вот только не считали, это да, промах

[UnAtom]

S_Gagarin
А файл самой задачи в ЛИРЕ можете выложить?

[S_Gagarin]

Сообщение от UnAtom S_Gagarin А файл самой задачи в ЛИРЕ можете выложить?

https://drive.google.com/open?id=1sM...IdjzZiKb5Ng7Vd

[румата]

Сообщение от S_Gagarin https://drive.google.com/open?id=1sM...IdjzZiKb5Ng7Vd

Можно было упаковать в .zip. Размер бы был в 10 раз меньше

----- добавлено через ~10 мин. -----
Вообще лировская задача размерностью 1,7млн элементов на объемниках да с нелинейностью это сумасшествие . Интересно на каком кластере считать эту задачу, чтоб не ждать полторы недели?

[S_Gagarin]

Сообщение от румата Можно было упаковать в .zip. Размер бы был в 10 раз меньше ----- добавлено через ~10 мин. ----- Вообще лировская задача размерностью 1,7млн элементов на объемниках да с нелинейностью это сумасшествие . Интересно на каком кластере считать эту задачу, чтоб не ждать полторы недели?

Я на суб. и вс. оставлял, у меня 336 гига флопс процессор.

ПС: знаешь кого-нибудь, кто мог бы собрать расчетный домашний кластер?

[СергейД]

тест торонто- слишком много буков читать. и времени решать.
лучше для начала задачки попроще.

[Ал-й]

Можем геометрию передать и параметры материалов )

----- добавлено через ~3 мин. -----
Но можно и попроще.. впрочем, балки на поперечную силу весьма интересны, особенно без поперечного армирования, это тесты попроще, чем такие как, скажем, этот - https://peer.berkeley.edu/news-and-e...iction-contest

[СергейД]

ал-й. выложите краткое описание решенной задачи, графики с расчетами (какие программы?) и с экспериментами.
я применял 65, но несколько лет не занимался бетоном и
не берусь тестировать сам новые модели. попросил бы Mrwhite найти время и поделиться опытом.

+ думаю, интересно всем знать насколько ошибается лира.

[S_Gagarin]

Всем привет. Собственно, почему я обратился к ANSYS

Лира очень сильно ошибается в нелинейных расчетах. Погрешность увеличивается с увеличением разрушенных элементов, которые по-факту продолжают участвовать в равновесии поперечных сечений.

Начните с простой шарнирно-опертой балки из плоской оболочки.

Задайте вертикальную оболочку с КЭ244, задайте арматурные стержни КЭ210. Площадь армирования определите по результатам подбора арматуры из статического расчета стержневого аналога балки.

Выделите КЭ в пролете балки, найдите величины горизонтальных проекций сил в арматуре и КЭах оболочек через Nx, просуммируйте эти усилия со своими знаками на ось Х. Вы увидете, что равновесие будет соблюдаться только в случае учета разрушенных элементов.

Собственно, на долю разрушенных элементов приходится до 60% внутренних усилий. И чем ближе к предельнойрасчетной нагрузке по Mult, тем больше будет разрушенных элементов

[СергейД]

обнаружил сборник верифкационных задач.
может выберем оттуда?

[S_Gagarin]

Сообщение от СергейД обнаружил сборник верифкационных задач. может выберем оттуда?

Это очень хороший документ. Благодарю.

Считаю имеет смысл сначала разобраться с нелинейным поведением бетона на примитивных формах типа призм, потом браться за армированные балки и прочее.

От туда надо инфу по элементам и теориям прочности посмотреть

[СергейД]

выберите призму оттуда.
я готов пооучаствовать позже. до конца года очень занят.

[СергейД]

вот добавлю из той же серии

[nickname2019]

Сообщение от S_Gagarin Всем привет. Собственно, почему я обратился к ANSYS Лира очень сильно ошибается в нелинейных расчетах. Погрешность увеличивается с увеличением разрушенных элементов, которые по-факту продолжают участвовать в равновесии поперечных сечений. Начните с простой шарнирно-опертой балки из плоской оболочки. Задайте вертикальную оболочку с КЭ244, задайте арматурные стержни КЭ210. Площадь армирования определите по результатам подбора арматуры из статического расчета стержневого аналога балки. Выделите КЭ в пролете балки, найдите величины горизонтальных проекций сил в арматуре и КЭах оболочек через Nx, просуммируйте эти усилия со своими знаками на ось Х. Вы увидете, что равновесие будет соблюдаться только в случае учета разрушенных элементов. Собственно, на долю разрушенных элементов приходится до 60% внутренних усилий. И чем ближе к предельнойрасчетной нагрузке по Mult, тем больше будет разрушенных элементов

На самом деле нужно просто использовать итерационное уточнение решения. Если балка приблизится к разрушению - нелинейный процесс просто не будет сходится.

Кстати, я давно подозреваю, что ансис вообще не правильно нелинейный бетон считает. Нужно использовать нелинейно ортотропную (анизотропную) модель, которая учитывает возможность разрушения бетона в одном направлении и работу - в другом (см. вложение, на примере обычной балки показан разрушающийся элемент в середине - в зоне между трещинами; этот элемент не воспринимает горизонтальные напряжения (сигмах=0), но передает вертикальные напряжения с арматуры к верхней сжатой зоне - сигмаy).

[СергейД]

в ансис именно анизотропная модель разрушения.

[S_Gagarin]

Сообщение от СергейД в ансис именно анизотропная модель разрушения.

Вроде как да - Друкер-Прагер и ему подобные позволяют создавать площадки текучести и перераспределять усилия.

По SOLID65 - просмотрел видео CADFEM-CIS (

Нажмите для просмотра

https://www.youtube.com/watch?v=Vb-xVXdY3Go&t=282s ) .

Сегодня модель создал по видео-примеру, но просчитать не смог. В частности новый Ансис не подсвечивает и не знает команды PLCRACK, возможно, он и 65 солида не знает. Расчёт выбрасывает ошибку.

Прогнозы и выводы не утешительные - в видео-примере я нашёл нелинейный график деформирования бетона только для сжатой области!!!

Для растянутой области имеется лишь начальный модуль деформации и прочность на растяжение. Значит - снова полностью линейная работа в зоне растяжения!!! А это существенно!!!

Смотрел другой пример с Друкером-Прагером (

Нажмите для просмотра

https://www.youtube.com/watch?v=3xGaK6O0AHU ) - там насколько я понял в программном языке APDL реализована теория Друкер-Прагер с учётом разупрочнения (softening), то есть то, что в 2019 R3 версии я делал через интерфейс программы в Workbench. Имеем на выходе - снова линейную работу бетона в зоне растяжения.

Задачу еще планирую решить, тогда уже точно видно будет, но по характеристикам я так и не увидел где нелинейный график для растянутой зоны.

[miko2009]

Сообщение от S_Gagarin Исключение - для модели прочности Menetrey-Willam с учётом разупрочнения (softening) давление 13.4МПа, больше не сходилась задача, то есть только линейная стадия.

Почитайте про решатели Ansys и все сойдется.