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Experimental tests and numerical modelling of hexagonal concrete specimens

机译：六角形混凝土试样的实验测试和数值模拟

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une fois de plus chargés jusqu'à la rupture. Les resultats des tests sur les échantillons sous charge dans deux directions sont ensuite comparés avec les tests de control entrepris sous chargement monotonique. Le development du dipositif du test et la procedure de preparation des échantillons pour ces nouvelles experiences sont décr-to.Les resultats montrent que la fissuration diffuse accumulée durant le chargement dans la direction intiale entraine la dimunition de la charge de pointe de la capacité de support de l'échantillon soumis à la rotation par rapport à la charge de pointe obtenu sous chargement monotonique.Les resultats des experiences realisées sont ensuite utilisés comme tests de performance pour des simulations numeriques, afin de verifier l'aptitude d'un modéle constitutif, implanté dans un programme basé sur les élement finis, à simuler la formation des fissures sous des conditions de charge complexes et rotatives. Les simulations numeriques des experiences menées sont realisées en utilisant un model constitutif de degradation plastique de contact, qui a éte recemment developpé. Ce model combine les cadres familiers des modéles de degradation et de plasticité, en béneficiant de leurs avantages relatifs à la modélisation des états de contrainte de traction et de compression respectivement. Par ailleurs, ce model emploie une fonction de contact pour simuler la fin de la fissuration et l'évolution d'enclenchement des agrégats. Les resultats numeriques parviennent à representer les caracteres essentiels du comportement experimental, particulierement la redution de la charge de pointe atteinte comme resultat de la degradation initiée durant le chargement dans la direction initiale. Cependant, le modele constitutif est incapable de representer completement la reaction au dechargement. Une valeur assez élevée de la charge specifique de rupture G_f aété utisée dans les simulations afin de reproduire le comportement relativement ductile enregistré durant les experiences menées. Cette reponse relativement influançable des échantillons est supposée être due au frottement des surface de fissuration formées, et la plasticité locale courante de ces surfaces qui n'est pas simulée dans le cadre de ce modéle.%This paper describes a novel experimental investigation into concrete cracking under complex and rotating loading paths. Hexagonally shaped specimens are loaded in compression until some damage has occurred and then unloaded and rotated before being loaded again until failure. The results from tests on specimens loaded in two directions are compared with control tests undertaken under monotonic loading. The development of the test setup and sample preparation procedure for these novel experiments is described. The results show that the diffuse cracking accumulated during the initial loading direction has the effect of lowering the peak load carrying capacity of the rotated specimen relative to the peak load obtained under monotonic loading. The results of the experiments performed are subsequently used as benchmark tests for numerical simulations, to test the ability of a constitutive model, as implemented in a finite element program, to simulate cracking under complex and rotating load conditions. Numerical simulations of the experiments are performed here using a recently developed plastic-damage-contact constitutive model (Jefferson (2003) Int J Solids Str 40:5973-5999; Jefferson (2003) Int J Solids Str 40:6001-6022; Jefferson (2004) Comput Concrete 1(3):261-284). This model couples the familiar damage and plasticity model frameworks, taking advantage of their relative strengths in modelling tensile and compressive stress states, respectively. In addition, this model employs a contact function to simulate crack closure and aggregate interlock behaviour. The numerical results manage to capture the essential features of the experimental behaviour, in particular, a reduction of the peak load attained as a result of damage initiated in the original loading direction. However, the constitutive model is unable to fully capture the unloading response. A relatively high value for the specific fracture energy G_f was employed in the simulations to emulate the relatively ductile response of the experiments. This relatively ductile response of the specimens is conjectured to be due to friction on formed crack planes, and currently local plasticity on these planes is not simulated within the model framework.
机译：再次加载直到断裂。然后将在两个方向上加载的样品的测试结果与在单调加载下进行的对照测试进行比较。描述了这些新实验的测试装置的发展和制备样品的程序，结果表明，在初始方向加载过程中积累的弥散裂纹导致支撑能力峰值载荷的降低。旋转后的样品相对于单调载荷下获得的峰值载荷的大小，然后将实验结果用作数值模拟的性能测试，以检查植入的本构模型的适用性在基于有限元的程序中，模拟在复杂和旋转载荷条件下的裂纹形成。使用最近开发的本构塑性降解接触模型进行了实验的数值模拟。该模型结合了熟悉的降解和可塑性模型框架，分别受益于相对于拉伸应力和压缩状态建模的优势。另外，该模型使用接触函数来模拟开裂的结束和骨料啮合的演变。数值结果设法代表实验行为的基本特征，特别是由于在初始方向上的加载过程中引起的退化而导致的峰值负载的降低。但是，本构模型无法完全表示对卸载的反应。为了再现在进行的实验期间记录的相对延展的行为，在模拟中使用了相当高的比断裂载荷G_f的值。样品的这种相对不可分的响应被认为是由于形成的裂纹表面的摩擦，以及这些表面当前的局部可塑性，这在该模型的框架内未得到模拟。％本文描述了混凝土裂纹的新型实验研究在复杂且旋转的加载路径下。六角形试样压缩加载直到发生一些损坏，然后卸载并旋转，然后再次加载直到失效。将在两个方向上加载的样本的测试结果与在单调加载下进行的对照测试进行比较。描述了这些新颖实验的测试装置和样品制备程序的开发。结果表明，相对于在单调载荷下获得的峰值载荷，在初始载荷方向上累积的弥散裂纹具有降低旋转试样的峰值载荷承载能力的效果。进行的实验结果随后用作数值模拟的基准测试，以测试本构模型的功能（如在有限元程序中实现的），以模拟复杂和旋转载荷条件下的开裂。在这里使用最近开发的塑性损伤接触本构模型（Jefferson（2003）Int J Solids Str 40：5973-5999; Jefferson（2003）Int J Solids Str 40：6001-6022; Jefferson（ 2004）计算混凝土1（3）：261-284）。该模型将熟悉的损伤和可塑性模型框架耦合在一起，分别利用它们的相对强度来建模拉伸和压缩应力状态。此外，该模型采用接触函数来模拟裂纹闭合和聚集互锁行为。数值结果设法捕获实验行为的基本特征，特别是由于在原始加载方向上引发的损坏而导致的峰值载荷降低。但是，本构模型无法完全捕获卸载响应。在模拟中采用了相对较高的比断裂能G_f值来模拟实验的相对延性响应。据推测，样品的这种相对延性的响应是由于在形成的裂纹平面上的摩擦引起的，并且当前在模型框架内没有模拟这些平面上的局部可塑性。

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