• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
• /
• 한국콘크리트학회 2000년도 가을 학술발표회논문집(I)
• /
• pp.279-284
• /
• 2000

The existing microplane models for concrete ust three-dimensional spherical microplanes even in the analyses for two-dimensional members. Also, they can not describe accurately the post-cracking behavior of reinforced concrete in tension-compression. In this study, a new microplane model that is appropriate for the analyses of reinforced concrete planar members was developed to complement these disadvantages of the existing models. The proposed microplane model uses disk microplanes instead of the existing spherical ones. This new model is effective in numerical analysis because it uses less number of microplanes and two-dimensional stresses. Also, in this microplane model a concept of strain boundary was introduced to describe compressive behavior of reinforced concrete in tension-compression.

• Computers and Concrete
• /
• 제9권4호
• /
• pp.293-310
• /
• 2012

This paper discusses a new constitutive model called the high-rate brittle microplane (HRBM) model and also presents the details of a new software package called the Virtual Materials Laboratory (VML). The VML software package was developed to address the challenges of fitting complex material models such as the HRBM model to material property test data and to study the behavior of those models under a wide variety of stress- and strain-paths. VML employs Continuous Evolutionary Algorithms (CEA) in conjunction with gradient search methods to create automatic fitting algorithms to determine constitutive model parameters. The VML code is used to fit the new HRBM model to a well-characterized conventional strength concrete called WES5000. Finally, the ability of the new HRBM model to provide high-fidelity simulations of material property experiments is demonstrated by comparing HRBM simulations to laboratory material property data.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.379-388
• /
• 2001

콘크리트를 위한 기존의 미소면 모델은 2차원 부재에 대한 해석에서도 3차원의 구형 미소면을 사용하고 있으며, 또한 인장-압축 상태의 철근콘크리트의 인장균열 후 거동을 정확히 나타낼 수 없다. 본 연구에서는 이러한 기존 모델의 미비점을 보완하기 위하여 철근콘크리트 면 부재의 해석에 적합한 새로운 미소면 모델을 개발하였다. 이 미소면 모델은 기존의 구형 미소면 대신에 원판형 미소면을 사용한다. 따라서 이 모델은 보다 적은 수의 미소면과 2차원의 응력을 사용하므로 수치계산에서 효과적이다. 또한, 이 모델에서는 인장-압축상태의 철근콘크리트의 압축거동을 나타낼 수 있도록 변형률한계의 개념이 도입되었다. 이 미소면 모델은 유한요소해석에 적용되었으며, 기존의 실험과의 비교를 통하여 이 모델의 유효성이 검증되었다.

• Computers and Concrete
• /
• 제9권4호
• /
• pp.311-325
• /
• 2012

In this paper, we examine the behavior of the High-Rate Brittle Microplane (HRBM) concrete model based on a series of penetration experiments. These experiments were conducted with three different slab thicknesses (127, 216 and 254 mm) that provided a significant challenge for the numerical simulations. The 127 mm slab provided little resistance, the 216 mm slab provided nominal resistance and the 254 mm slab approached the perforation limit thickness of the projectile. These experiments provide a good baseline for evaluating material models since they have been shown to be extremely challenging; in fact, we have not encountered many material models that can provide quantitatively predictive results in terms of both projectile exit velocity and material damage. In a companion paper, we described the HRBM material model and its fit to various quasi-static material property data for WES-5000 concrete. In this paper, we show that, when adequately fit to these quasi-static data, the HRBM model does not have significant predictive capabilities, even though the quasi-static material fit may be exceptional. This was attributed to the rate-dependent response of the material. After various rate effects were introduced into the HRBM model, the quantitative predictive nature of the calculations dramatically increased. Unfortunately, not much rate-dependent material property data are in the literature; hence, accurate incorporation of rate effects into material models is difficult. Nonetheless, it seems that rate effects may be critical in obtaining an accurate response for concrete during projectile perforation events.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권2호
• /
• pp.41-53
• /
• 2006

텐서(tensor) 이론에 기초한 기존의 구성방정식 모델은 암석(rock)과 같은 준취성 재료에서 나타나는 복잡한 변형열화(strain softening) 과정을 기술하기가 어려우며, 특히 구속압에 따른 변형열화 과정의 변화를 잘 반영하지 못한다. 본 연구에서는 화강암의 3차원 거동을 예측 분석할 수 있는 구성방정식을 마이크로플레인 모델을 이용하여 개발하였다. 화강암에 대한 마이크로플레인 모델은 Westerly 화강암과 Bonnet 화강암의 일축압축 및 삼축압축 시험 데이터와 최적을 이루도록 개발되었다. 개발된 마이크로플레인 모델은 화강암의 일축 및 삼축거동을 잘 예측하였다. 그리고 개발된 화강암의 마이크로플레인 모델을 유한요소법에 적용하여 암석지반 굴착시의 발파 모사를 통해 화강암의 비선형 거동 및 발파시의 파쇄 영역을 해석하였다. 또한 마이크로플레인 모델을 이용한 비선형 해석결과와 탄성해석 결과를 비교 분석한 결과 화강암의 거동은 비선형에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제16권5호
• /
• pp.121-128
• /
• 2012

이 논문에서는 대표적 수치해석에의 균열처리 방법으로 손상모델 기반의 분산균열모델을 체택하여 구조내력을 산정하였다. 또한 전력구 구조물의 실구조 모델링을 위해 3차원 해석방법을 택하였으며 3차원 콘크리트 구성모델로는 현재 3차원 모델중 콘크리트의 다축압축, 인장균열을 효과적으로 모사하는 미소면 모델(Microplane model)을 재료모델로 사용하여 비선형 유한요소해석을 수행하였다. SFRC의 인장연화곡선을 얻기 위해 역해석법을 사용하였으며, 역해석으로 구한 인장연화곡선이 실험결과와 아주 잘 일치함을 보였다. 하중-균열폭 관계를 입력값으로 사용한 역해석 결과와 하중-CMOD 관계를 사용한 역해석 결과는 서로 잘 일치하는 경향을 나타냈다. 이 논문에서는 실험으로부터 측정된 균열폭 데이터와 수치해석시의 손상지수와의 관계를 도출하여으며, 이와 같은 결과는 향후 균열탐사를 통한 구조물의 잔존 구조내력 산정에 적용할 수 있으리라 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.655-664
• /
• 2007

콘크리트의 인장균열에 따른 방향적 비국소 손상이라는 특징은 인장-압축을 받는 철근콘크리트 전단 부재에서 회전인장균열 특성 및 압축강도 감소 현상을 일으킨다. 본 연구에서는 인장과 압축거동에 대하여 다른 손상 모델을 사용하는 기존의 방법과는 달리, 동일한 인장균열 손상 모델을 사용하여, 인장균열거동과 압축연화거동을 나타낸다. 이러한 비국소 균열 손상의 영향을 나타낼 수 있는 소성모델을 개발하기 위하여 미소면 모델의 개념을 도입한다. 기존의 소성모델과 달리, 비국소 균열 손상을 나타내기 위하여 인장과 압축의 소성파괴면은 각 미소면에서 정의하며, 각 미소파괴면의 조합에 의하여 대표파괴면을 정의한다. 이때, 방향적 비국소 균열 손상을 나타내는 소성인장변형률의 영향에 의하여 각 미소면의 인장과 압축 소성변형률의 크기가 결정된다. 본 연구에서 개발된 소성모델은 유한요소해석에 적용되며, 다양한 전단패널의 기존 실험 결과들과 비교하여 제안된 재료 모델의 유효성을 검증한다.