A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Mikrostruktursimulation von Zementstein
Das Materialverhalten von Zementstein wird im Wesentlichen durch Phänomene beeinflusst, die auf einer mikrostrukturellen Ebene stattfinden. Dabei ist zu erwarten, dass eine Betrachtung der Mikrostruktur vertiefte Erkenntnisse über das makroskopische Verhalten liefert. Im Beitrag wird dazu das generelle Vorgehen einer Mikrostruktursimulation anhand vereinfachter Materialmodelle aufgezeigt. Eingangsgrößen für die numerische Beschreibung des Zementsteins sind Aufnahmen dreidimensionaler Computer-Tomographien (CT) bzw. begleitende Materialversuche. Darauf aufbauend wird die Homogenisierung dargestellt. Weiterhin erfolgt ein kurzer Überblick über die verwendeten Optimierungsverfahren der Parameteridentifikation, bevor die verteilte Bearbeitung vorgestellt wird. Abschließend wird noch ein Ausblick auf weitere Forschungsarbeiten gegeben. Die Mikrostruktur von Zementstein wird durch umfangreiche, exotherme, chemisch-physikalische Reaktionen im Zuge des Abbindeprozesses gebildet. Durch Hydratisierung entsteht aus Zementpulver das Endprodukt Calzium-Silikat-Hydrat (CSH), was für die mechanischen Eigenschaften des Zementsteins maßgebend ist. Zur FE-Analyse wird die Diskretisierung des Zementsteins aus einer dreidimensionalen CT-Aufnahme erzeugt und aus der aufbereiteten Mikrostruktur ein FE-Netz generiert. Ziel der Homogenisierung ist es, effektive, d.h. von dem mikroskopischen Ort unabhängige, Materialeigenschaften zu bestimmen. Das Problem der Parameteridentifikation besteht darin, zu gegebenen Versuchsdaten die entsprechenden Materialparameter des Randwertproblems zu finden. Diese werden zu einem Materialparametervektor zusammengefasst und als unabhängige Variablen betrachtet. Zur mathematischen Optimierung wurde ein genetischer Algorithmus, das Levenberg-Marquard-Verfahren sowie ein Hybrides-Verfahren verwendet. Letzteres kombiniert die Vorteile beider Verfahren. Zur verteilten Bearbeitung wurde ein Client-Server basiertes System implementiert.
Mikrostruktursimulation von Zementstein
Das Materialverhalten von Zementstein wird im Wesentlichen durch Phänomene beeinflusst, die auf einer mikrostrukturellen Ebene stattfinden. Dabei ist zu erwarten, dass eine Betrachtung der Mikrostruktur vertiefte Erkenntnisse über das makroskopische Verhalten liefert. Im Beitrag wird dazu das generelle Vorgehen einer Mikrostruktursimulation anhand vereinfachter Materialmodelle aufgezeigt. Eingangsgrößen für die numerische Beschreibung des Zementsteins sind Aufnahmen dreidimensionaler Computer-Tomographien (CT) bzw. begleitende Materialversuche. Darauf aufbauend wird die Homogenisierung dargestellt. Weiterhin erfolgt ein kurzer Überblick über die verwendeten Optimierungsverfahren der Parameteridentifikation, bevor die verteilte Bearbeitung vorgestellt wird. Abschließend wird noch ein Ausblick auf weitere Forschungsarbeiten gegeben. Die Mikrostruktur von Zementstein wird durch umfangreiche, exotherme, chemisch-physikalische Reaktionen im Zuge des Abbindeprozesses gebildet. Durch Hydratisierung entsteht aus Zementpulver das Endprodukt Calzium-Silikat-Hydrat (CSH), was für die mechanischen Eigenschaften des Zementsteins maßgebend ist. Zur FE-Analyse wird die Diskretisierung des Zementsteins aus einer dreidimensionalen CT-Aufnahme erzeugt und aus der aufbereiteten Mikrostruktur ein FE-Netz generiert. Ziel der Homogenisierung ist es, effektive, d.h. von dem mikroskopischen Ort unabhängige, Materialeigenschaften zu bestimmen. Das Problem der Parameteridentifikation besteht darin, zu gegebenen Versuchsdaten die entsprechenden Materialparameter des Randwertproblems zu finden. Diese werden zu einem Materialparametervektor zusammengefasst und als unabhängige Variablen betrachtet. Zur mathematischen Optimierung wurde ein genetischer Algorithmus, das Levenberg-Marquard-Verfahren sowie ein Hybrides-Verfahren verwendet. Letzteres kombiniert die Vorteile beider Verfahren. Zur verteilten Bearbeitung wurde ein Client-Server basiertes System implementiert.
Mikrostruktursimulation von Zementstein
Numerical simulation of the microstructure of hardened cement paste
Hain, Michael (author) / Wriggers, Peter (author)
Der Bauingenieur ; 80 ; 313-319
2005
7 Seiten, 9 Bilder, 2 Tabellen, 26 Quellen
Article (Journal)
German
Zementart , Baustoff , Mikrostruktur , Makrostruktur , Materialeigenschaft , Simulation , Simulationsmodell , Modellmethode , Finite-Elemente-Methode , mathematische Beschreibung , geometrische Eigenschaft , Homogenisierung , Parameteridentifikation , Optimierung , Optimierungsalgorithmus , genetischer Algorithmus , Näherungsverfahren , Iterationsverfahren , verteiltes System , Schädigungsmechanismus , Last (mechanisch) , Verschiebung , Client-Server , Grundlagenforschung
Frostschädigung von Zementstein
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