Modelling and Simulation of Deformation and Failure of Reinforced Concrete Beams under Four-Point Bending

Abstract

A new mathematical model for the four-point bending of reinforced concrete beams is developed and investigated. The model takes into account multi-modulus concrete behavior, nonlinear stress-strain relationships, and damage evolution. An algorithm for a numerical implementation of the model is proposed. The corresponding boundary value problem is solved by the hp-version of the least-squares collocation method in combination with an acceleration of an iterative process based on Krylov subspaces and parallelizing. Special attention is given to the influence of mathematical model parameters on the results of numerical simulation. The results are compared with experimental data and three-dimensional simulation. A satisfactory agreement is shown

Разработана и исследована новая математическая модель четырехточечного изгиба железобетона с учетом разносопротивляемости бетона растяжению-сжатию, физической нелинейности и разрушения. Предложен алгоритм численной реализации модели. Соответствующая краевая задача решалась hp-вариантом метода коллокации и наименьших квадратов в комбинации с ускорением итерационного процесса, основанным на подпространствах Крылова, и распараллеливанием. Исследовано влияние параметров математической модели на результаты численного моделирования. Проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными и трехмерным моделированием и показано удовлетворительное согласие с ними