Contimuum Damage Model of Concrete using Hypothesis of Equivalent Elastic Energy

등가탄성에너지법에 의한 콘크리트의 연속체 손상모델

Concrete contains numerous microcracks at initially poured. The growth and propagation of nicrockacsk are believed tc finally incur the faiure of concrete. These processings are understood as a damage. Damage IS represented as a second-order tensor and crack is treated as a con tinuum phenomenon. In this paper, damage is characterized through the effective stress concept together with the hypothesis of elastic energy equivalence, and damage evolution law and constitutive equation of a damage model are derived by using the Helmholtz frte eriergy and the dissipation potential by means of the thermodynamic principles. The constitutive equation of the model includes the effects of elasticity, anisotropic damage and plasticity of concrete. There are two effective tangent stiffness tensors in this model : one is for elastic-darnage and the other for plastic damage. For the verification of the model, finite element analysis was performed for the analysis of concrete subjec:t to uniaxial and biaxial loading and the results obtained were compared with test results.

콘크리트는 타설시부터 수많은 미세균열을 가지고 있으며, 이러한 미세균열등이 성장하고 전파되어 결국에는 콘크리트가 파괴된다. 이러한 일련의 과정을 손상이라 한다. 손상은 주로 2차 텐서로 표현되며 균열은 연속체적 현상으로 취급된다. 본 논문에서는 손상의 특성을 유효응력개념과 함께 등가탄성에너지법을 이용하여 나타내었으며, Helmholtz 자유에너지와 소산 포텐셜을 이용하여 손상모델의 손상전개와 구성방정식을 유도하였다. 구성방정식은 콘크리트의 탄성, 이방성 손상과 소성의 영향을 포함하도록 하였다. 두 가지 형태의 유효접선강성텐를 사용하였는데, 하나는 탄성-손상의 영향에 의한 것이며 다른 하나는 소성-손상의 영향에 의한 것이다. 모델을 검증하기 위하여 일축과 이축의 하중을 받는 콘크리트 요소에 대하여 유한요소해석을 하였으며 그 결과를 실험결과와 비교하였다.