Verwendung diskreter, kohäsiver Risse zur Berechnung von Beton unter hochdynamischer Belastung: Fid-Bau Portal

Verwendung diskreter, kohäsiver Risse zur Berechnung von Beton unter hochdynamischer Belastung

Larcher, Martin

Die Berechnung von hochdynamisch beanspruchten Bauteilen stellt hohe Anforderungen an die verwendeten Methoden und Stoffgesetze. Neben dem nichtlinearen Verhalten des Betons durch das Risswachstum ist die bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten erhöhte Festigkeit zu berücksichtigen. Zusätzlich ist das Verhalten der Mikroporen unter einer hydrostatischen Beanspruchung einzubeziehen. Die Art der Entlastung von stark hydrostatisch beanspruchtem Beton entscheidet über die Höhe der Energiedissipation. In dieser Arbeit wird das elementfreie Galerkin-Verfahren verwendet, um in Kombination mit einem kohäsiven Rissansatz die Rissentwicklung im Beton darzustellen. Das Verhalten der Mikroporen wird über eine Volumenfunktion implementiert, deren Entlastungsfunktion ebenfalls vorgestellt wird. Das Simulationsmodell wird an verschiedenen statischen und dynamischen Versuchen validiert. Die Berechnung eines mit einer Kontaktdetonation beaufschlagten Betonkörpers zeigt ein Rissbild, das das experimentell bestimmte gut abbildet. Es zeigte sich, dass die Rissverläufe von unterschiedlich beanspruchtem Beton mit dem EFG-Verfahren gut darstellbar sind. Die bei einer dynamischen Belastung durch das Risswachstum auftretenden Schwingungen der Massenpunkte konnten so gedämpft werden, dass auch der dynamische Rissfortschritt bestimmt werden kann. Sowohl die Eindringcharakteristik als auch die entstandene Rissgeometrie bei einem mit einer Kontaktdetonation beaufschlagten Körper können mit dem Simulationsmodell berechnet werden. Die Vorzüge des Simulationsmodells liegen insbesondere darin, dass bei der Berechnung der Versagensbereiche des Betons auch die Rissgeometrie bestimmt wird. Diese kann beispielsweise für die Berechnung des Fragmentierungsverhaltens benutzt werden.