Särön etenemisen mallintaminen raudoitetussa betonissa
Hahka, Tommi (2025)
2025
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025052515689
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025052515689
Tiivistelmä
Tämän insinöörityön tavoitteena oli mallintaa FEM-ohjelma Abaquksella särön syntymistä ja etenemistä raudoitetussa korkeassa betonipalkissa. Analyysi toteutettiin kaksiulotteisella FEM-mallilla, jossa särön etenemistä mallinnettiin Abaquksen XFEM-toiminnoilla.
Työn alussa esiteltiin elementtimenetelmän ja XFEMin yleistä teoriaa sekä Abaquksen XFEM-toteutusta. Ennen FEM-analyysiä laskettiin käsin lujuusopin ja statiikan avulla lähtötilanteen leikkausvoima- ja taivutusmomenttikuvaajat sekä palkissa vallinneet pääjännitykset. Pääjännitysten avulla pyrittiin ennustamaan särön etenemissuuntaa.
Työssä käytiin läpi yksityiskohtaisesti vaihe vaiheelta käytetyn FEM-mallin luonti. Erityisesti huomiota kiinnitettiin etenevän särön mallintamiseen XFEMin avulla. Työssä esitettiin sekä murtumisenergiaan että murtumismekaniikkaan perustunut tapa mallintaa särön etenemistä Abaquksessa. Myös voima-siirtymäkuvaajien luonti käytiin läpi.
Valmiin mallin tuloksia analysoitiin ja eri parametreja vertailtiin. Tärkeänä havaintona huomattiin säröytymiseen vaadittavan voiman riippuvan valitusta elementtiverkon koosta. Lopuksi esitettiin vielä vaihtoehtoisia tapoja mallintaa lähtötilannetta Abaquksessa.
Tätä insinöörityötä voi käyttää ohjeena XFEMiä hyödyntävän mallin luomiseen sekä yleisenä ohjeena Abaquksen käyttöön. Teoriaosuuksista saa myös hyödyllisen tietopaketin elementtimenetelmästä sekä Abaquksen tavasta mallintaa särön etenemistä XFEMillä.
Työn alussa esiteltiin elementtimenetelmän ja XFEMin yleistä teoriaa sekä Abaquksen XFEM-toteutusta. Ennen FEM-analyysiä laskettiin käsin lujuusopin ja statiikan avulla lähtötilanteen leikkausvoima- ja taivutusmomenttikuvaajat sekä palkissa vallinneet pääjännitykset. Pääjännitysten avulla pyrittiin ennustamaan särön etenemissuuntaa.
Työssä käytiin läpi yksityiskohtaisesti vaihe vaiheelta käytetyn FEM-mallin luonti. Erityisesti huomiota kiinnitettiin etenevän särön mallintamiseen XFEMin avulla. Työssä esitettiin sekä murtumisenergiaan että murtumismekaniikkaan perustunut tapa mallintaa särön etenemistä Abaquksessa. Myös voima-siirtymäkuvaajien luonti käytiin läpi.
Valmiin mallin tuloksia analysoitiin ja eri parametreja vertailtiin. Tärkeänä havaintona huomattiin säröytymiseen vaadittavan voiman riippuvan valitusta elementtiverkon koosta. Lopuksi esitettiin vielä vaihtoehtoisia tapoja mallintaa lähtötilannetta Abaquksessa.
Tätä insinöörityötä voi käyttää ohjeena XFEMiä hyödyntävän mallin luomiseen sekä yleisenä ohjeena Abaquksen käyttöön. Teoriaosuuksista saa myös hyödyllisen tietopaketin elementtimenetelmästä sekä Abaquksen tavasta mallintaa särön etenemistä XFEMillä.