Projekti / Programi
Numerično modeliranje širjenja razpok v krhkih in duktilnih konstrukcijah
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.01.03 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
Konstrukcije v gradbeništvu |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P170 |
Naravoslovno-matematične vede |
Računalništvo, numerična analiza, sistemi, kontrola |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.01 |
Tehniške in tehnološke vede |
Gradbeništvo |
Konstrukcije, porušne analize, krhki in duktilni materiali, lom, razpoke, mehčanje, fazno polje, vgrajena nezveznost, mešani elementi
Raziskovalci (11)
Organizacije (1)
Povzetek
Projekt predlaga raziskave na numeričnih modelih za opis loma materiala v konstrukcijah. Numerični modeli za lom materiala so jedro porušnih analiz konstrukcij. Slednje so osnovno orodje za izboljšanje projektiranja, izdelave, upravljanja in vzdrževanja ter za oceno varnosti konstrukcij, industrijskih in energijskih obratov in opreme. Osnovna ideja je razviti numerične modele za lom materiala za več pomembnih inženirskih aplikacij. V ta namen bomo razvili in specializirali dve metodi, in sicer metodo faznega polja in metodo vstavljanja močne nezveznosti. Hipoteza je, da sta izbrani metodi še posebej primerni za modeliranje loma v geometrijsko kompleksnih lupinastih konstrukcijah, krhkih, kvazi krhkih in duktilnih trdninah in armirano betonskih ploščah. Numerične modele za lom bomo povezali z naprednimi, mešanimi formulacijami končnih elementov za lupine in trdnine ter z neelastičnimi materialnimi modeli, kot so poškodovanost, plastičnost in kohezivni zakoni za mehčanje. Rezultat projekta bodo nove, napredne, mešane formulacije za modeliranje loma v konstrukcijah ter pripadajoči računalniški programi. Slednje bomo verificirali in validirali. Nova računalniška orodja bodo imela velik potencial za uporabo pri številnih inženirskih problemih. Omenimo naj analizo poškodb v armiranih betonskih mostovih, vključno z oceno mejne nosilnosti, varnosti in preostale zmogljivosti obstoječih mostov. Drug pomemben primer je izvajanje virtualnih preizkusov do popolne odpovedi majhnih in velikih vzorcev različnih materialov, ki se obnašajo kot lupine, 2d trdnine ali plošče.
Pomen za razvoj znanosti
Obstajajo številna področja v inženirstvu in materialnih znanostih, ki kličejo po numeričnih orodjih za analizo loma materialov. Glavne možnosti uporabe takšnih orodij so pri oblikovanju novih izdelkov in projektiranju novih konstrukcij ter pri preverjanju varnosti in preostale nosilnostne kapacitete obstoječih izdelkov in konstrukcij. Možne aplikacije so tudi pri razvoju novih materialov, kjer je potrebno temeljno razumevanje lomnih procesov v novih materialih.
Rezultati raziskovalnega projekta bodo izboljšana računalniška orodja za analizo loma materiala v (i) krhkih lupinah, (ii) krhkih, kvazi krhkih in duktilnih 2d trdninah, in ??(iii) armirano betonskih ploščah. Nova računalniška orodja bodo lahko uporabljena ali neposredno ali z nekaj dodatnimi spremembami / razširitvami pri številnih inženirskih problemih. Naj jih omenimo le nekaj. (a) Porušna analiza zidanih zidov. (b) Analiza poškodb armiranobetonskih mostov, vključno z oceno mejne nosilnosti, varnosti in preostale nosilnostne kapacitete obstoječih mostov. (c) Izvedba virtualnih eksperimentov, kot dodatek k pravim laboratorijskim eksperimentom, s katerimi se bo lahko simuliralo popolne odpovedi vzorcev iz različnih materialov, ki se obnašajo kot lupine, 2d trdnine ali plošče.
Rezultati projekta bodo pomembni za nadaljnje raziskave na področju numeričnih metod za opis loma materialov. Takšne raziskave bodo postopoma pripeljale do zanesljivih, učinkovitih in robustnih, teoretično zanesljivih in enostavnih računalniških orodij za analizo loma materialov. Rezultati projekta bodo praktično uporabni za projektante, tj. za oblikovalce izdelkov, konstrukcij in materialov.
Pomen za razvoj Slovenije
There are numerous applications in engineering and materials sciences, which call for computational tools for fracture analysis. Major applications are in designing new products and structures, and checking the safety and residual capacity of existing ones. The applications are also in designing new materials, in order to obtain the fundamental understanding of how new materials fail.
The results of this research project will be the improved computational tools for fracture analysis of (i) brittle shells, (ii) brittle, quasi-brittle and ductile 2d solids, and (iii) reinforced concrete plates. The novel computational tools will have a potential to be employed, directly or with modifications/extensions, in numerous applications in engineering. Let us mention some. (a) Failure analysis of masonry walls. (b) Failure analysis of reinforced concrete bridges, including the evaluation of limit load, safety and residual capacity of existing bridges. (c) Performance of virtual experiments, as an addition to real laboratory experiments, up to complete failure of specimens of various materials that behave like shells, 2d solids or plates.
The results of the project will be relevant for further research in the area of computational methods for fracture. Such research will finally lead to reliable, efficient and robust, theoretically sound, and easy to use computational tools. The results of the project will be of practical use for the practitioners, i.e. designers of products, structures and materials.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
