3-D Concrete Model Using Non-associated Flow Rule in Dilatant-Softening Region of Multi-axial Stress State

Cohesive and frictional materials such as concrete and soil are pressure dependent. In general, failure criterion for such materials inclined with respect to positive hydrostatic axis in Haigh-Westergaard stress space. Consequently, inelastic volumetric strain always positive with associated flow rule. In this study, to overcome this shortcoming, non-associated flow rule which controls volumetric component of plastic flow is adopted. Numerical analysis based on a constitutive model using nonuniform hardening plasticity with five parameter failure criterion and non-associated flow rule has conducted to predict concrete behavior under multi-axial stress state and verified with experimental result.

3차원 솔리드요소 및 비상관 소성흐름 법칙을 이용한 콘크리트의 응력해석

탄-소성론에 근거한 콘크리트나 토질과 같은 재료의 파괴 포락선은 주응력을 축으로 하는 공간 좌표계상에서 인장의 등압(hydrostatic stress)축을 향해 기울어진 형태를 가지며 소성흐름이 상관소성흐름 법칙(associated flow rule)에 따라 결정될 경우 콘크리트의 거동 예측시에 과도한 체적 팽창률을 나타내게 된다. 본 논문에서는 콘크리트의 다축응력 하에서의 거동을 예측하기 위하여 비균일 경화(nonuniform hardening)를 적용한 5계수 파괴 포락선과 등압축 방향 성분의 소성 흐름을 수정하는 비상관 소성흐름 법칙(non-associated flow rule)을 사용하여 비선형 유한요소해석 프로그램을 개발하였으며 신뢰성 있는 연구자의 다축응력 실험결과와 유한요소해석 프로그램의 해석결과를 비교하였다.