Impakt auf Betonstrukturen - Experiment und Simulation

Die Simulation einer Stahlbetonstruktur, die durch ein schnelles Objekt getroffen wird,
erfordert hochentwickelte Modellierungsmethoden, um realistische Ergebnisse zu erhalten. Neben der Modellierung von Last- und Lagerungsbedingungen steht vor allem die Erfassung des nichtlinearen Material- und Strukturverhaltens in Abhängigkeit der Dehnrate im Mittelpunkt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines umfassenden Simulationsmodells zur Bewertung der Resttragfähigkeit und Imapktresistenz von Stahlbetonstrukturen

Schwerpunkte

• Entwicklung und Bewertung effizienter Lastansätze zur Erfassung der komplexen Belastung durch einen Aufprall
• Realistische Simulation der Lastausbreitung in der Struktur durch die Verwendung symplektischer Zeitintegrationsmethoden
• Entwicklung eines makroskopischen Materialmodells für Beton durch eine nichtlokale Plastizitätsformulierung im Mikroebenenmodell
• Vergleich und Weiterentwicklung kontinuierlicher und diskreter Rissmodelle
• Thermodynamisch konsistente Kopplung der Material- und Rissmodelle unter Einbeziehung von Raten- und Trägheitseffekten
• Kalibrierung der Modellparameter an den Ergebnissen statischer und dynamischer Versuche
• Bewertung unterschiedlicher Bewehrungsmodelle hinsichtlich einer Eignung für Impaktsimulationen
• Simulation des Impaktvorgangs mit anschließender Bewertung der Resttragfähigkeit und Imapktresistenz

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Zusammenarbeit

• Institut für Massivbau, TU Dresden
• Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, Freiburg

Veröffentlichungen

Zreid, I.; Kaliske, M.: Regularization of microplane damage models using an implicit gradient enhancement, Interational Journal of Solids and Structures 51 (2014) 3480-3489

Zreid, I.; Kaliske, M.: An implicit gradient formulation for microplane Drucker-Prager plasticity, International Journal of Plasticity 83 (2016) 252-272

Qinami, A.; Zreid, I.; Fleischhauer, R.; Kaliske, M.: Modeling of impact on concrete plates by use of the microplane approach, International Journal of Non-Linear Mechanics 80 (2016) 107-121

Kühn, T.; Steinke, C.; Sile, Z.; Zreid, I.; Kaliske, M.; Curbach, M.: Dynamische Eigenschaften von Beton im Experiment und in der Simulation, Beton- und Stahlbetonbau 111 (2016) 41-50

Steinke, C.; Özenç, K.; Chinaryan, G.; Kaliske, M.: A comparative study of the r-adaptive material force approach and the phase-field method in dynamic fracture,
International Journal of Fracture (2016) doi:10.1007/s10704-016-0125-7

Steinke, C.; Zreid, I.; Kaliske, M.: On the relation between phase-field crack approximation and gradient damage modelling, Computational Mechanics (2016 eingereicht)