Vývoj a implementace výpočtové platformy pro simulaci kvazi-duktilních kompozitů kombinujících krátká vlákna se strukturovanou průběžnou výztuží
Cíle projektu
Současný vývoj na poli cementových kompozitů vyztužených krátkými vlákny (tzv. ?engineered cementitious composites?, drátkobeton) nebo průběžnou výztuží (tradiční železobeton, textilní beton) a zejména kombinace obou vedl k mimořádnému zlepšení odezvy vesmyslu zvýšené pevnosti a duktility. I přes slibné výsledky dosažené kombinací náhodně rozptýlených vláken a strukturované průběžné výztuže je zacílený návrh vysokohodnotných kompozitních konstrukcí pro obecné zatížení stále nemožný. Cílem předloženéhonávrhu je poskytnout více-škálovou simulační platformu, která zefektivní vývoj kompozitů. Klíčovou myšlenkou je inovativní propojení mezi mikro úrovní a makro úrovní s použitím homogenizační techniky soustředěné na trhlinu. To transformuje statistickou reprezentaci materiálové struktury do rozetřených a směrově závislých funkcí poškození, které popisují neelastické chování uvnitř reprezentativního objemu materiálu. Získaná směrově závislá specifikace vývoje poškození pak může být s výhodou použita pro anizotropní model poškození s počáteční anizotropií. Vyvinutý model poškození, podepřený mikromechanikou a statistikou, bude použit pro simulace tenkostěnných plošných a skořepinových konstrukcí pomocí metody konečných prvků. Správnost a proveditelnost modelovacího přístupu zahrnujícího pravděpodobnostní vyhodnocením bude demonstrována na reálných příkladech jak existujících konstrukcí, tak inovativních konstrukčních prvků.
Klíčová slova
materialmodelingmulti-scalesimulationanisotropicdamagecontinuouslyreinforcedcementitiouscompositesshortfiberreinforcedcompositesrandomfieldsimulationstochasticcrackbridgemodelfiber-bundlemodels
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Mezinárodní projekty
Veřejná soutěž
Mezinárodní projekty 4 (SGA02010GA1GC)
Hlavní účastníci
—
Druh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
P105/10/J028
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Development and implementation of a simulation framework for quasi-ductile composites combining short fibers and aligned continuous reinforcement
Anotace anglicky
Recent developments in the field of cementitious composites, reinforced with short fibers (engineered cementitious composites, ferrocement) or continuous reinforcement (traditional steel-reinforced concrete, textile reinforced concrete) and especially the combination of both, have led to remarkable improvements of the load-carrying behavior in terms of increased strength and ductility. In spite of promising results achieved by combining randomly distributed short fibers and aligned continuous reinforcement the targeted design of high-performance composite structures for general loading conditions is still not possible. The goal is to provide a multi-scale modeling framework in order to streamline this development. The key idea is an innovative bridgingbetween micro and macro scale by applying the crack-centered homogenization technique transforming the statistical representation of the material structure into smeared, directionally dependent damage functions that describe the inelastic behavior within a representative volume element. The obtained specification of the damage evolution can then be conveniently applied within the anisotropic damage model including initial anisotropy. The micromechanically and statistically supported damage model will be used for finite-element simulations of thin-walled surface and shell structures. The validity and feasibility of the modeling framework shall be demonstrated on existing structures and also on innovative structural elements.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
CEP - hlavní obor
JN - Stavebnictví
CEP - vedlejší obor
JI - Kompositní materiály
CEP - další vedlejší obor
JL - Únava materiálu a lomová mechanika
OECD FORD - odpovídající obory
(dle převodníku)20101 - Civil engineering
20306 - Audio engineering, reliability analysis
20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
Cílem projektu bylo poskytnout více-škálovou simulační platformu, která by zefektivnila vývoj kompozitů. Klíčovou myšlenkou bylo propojení mezi mikro úrovní a makro úrovní s použitím homogenizační techniky soustředěné na okolí trhliny. Práce na projektu?
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2010
Ukončení řešení
31. 12. 2012
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
30. 3. 2012
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP13-GA0-GC-U/01:2
Datum dodání záznamu
27. 1. 2014
Finance
Celkové uznané náklady
1 877 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
1 877 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Uznané náklady
1 877 tis. Kč
Statní podpora
1 877 tis. Kč
0%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
CEP
JN - Stavebnictví
Doba řešení
01. 01. 2010 - 31. 12. 2012