Детальная информация

The given work is devoted to investigating the flexural behavior of ultra-high-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) beams reinforced with continuous carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) reinforcement meshes of varying Young’s modulus (173 GPa, 240 GPa, and 412 GPa). The research aims to understand how CFRP stiffness influences flexural response and to explore the effect of pre-stressing CFRP reinforcement in a separate study presented in Chapter 3. The objectives are: (1) to evaluate the impact of CFRP stiffness on the flexural performance of UHPFRC beams under four-point bending, using plain UHPC beams as a baseline; (2) to develop and validate finite element models (FEM) in LS-DYNA against experimental results for non-prestressed beams; (3) to simulate crack propagation, stress-displacement response, and flexural behavior; and (4) to assess the effect of pre-stressing CFRP reinforcement, in one model only, focusing on crack patterns and stress-displacement behavior. The experimental program involved four-point bending tests on UHPFRC beams with and without CFRP reinforcement. FEM models used MAT_084 for nonlinear UHPFRC behavior, while CFRP reinforcement were modeled as linear elastic and embedded using constrained_lagrange_in_solid. Simulation results matched experimental stress-displacement curves and crack patterns, validating the approach. Pre-stressing in FEM showed improved crack control and flexural behavior. This research highlights the potential of CFRP reinforcement and pre-stressing to improve UHPFRC beam performance. LS-DYNA was used for simulation, and OriginPro for data processing and analysis, offering valuable insights for advanced concrete design.

Бетон ультравысокой прочности с дисперсным армированием (УВПФБ) представляет собой инновационный материал с высоким потенциалом для повышения долговечности и несущей способности конструкций. В данной работе исследовано поведение УВПФБ-балок, армированных непрерывными стержнями из углеродного волокна (CFRP) с различными модулями Юнга (173 ГПа, 240 ГПа, 412 ГПа). Цель — изучить влияние жесткости CFRP на изгибную работу и оценить эффект предварительного напряжения, рассмотренный в отдельной части исследования (глава 3). Задачи исследования: (1) оценить влияние жесткости CFRP на изгибную прочность УВПФБ-балок при четырехточечном изгибе, используя неармированные балки как базу; (2) разработать и верифицировать модели в LS-DYNAпо экспериментальным данным для балок без предварительного напряжения; (3) смоделировать распространение трещин и зависимость «напряжение–перемещение»; (4) проанализировать влияние предварительного напряжения (одна модель) на раскрытие трещин и гибкость балки. Испытания включали четырехточечный изгиб балок с/без CFRP. Модели строились в LS-DYNA с использованием MAT_084 для бетона и линейно-упругих элементов для CFRP, встроенных командой CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID. Результаты моделирования совпали с экспериментальными диаграммами и схемами трещинообразования. Предварительное напряжение улучшило контроль за трещинами и повысило несущую способность. Работа подчеркивает потенциал CFRP и предварительного напряжения для повышения характеристик УВПФБ-балок. В исследовании использованы LS-DYNAи OriginPro для анализа данных.