Detail projektu

Pravděpodobnostní nelineární metoda konečných prvků s h-adaptivitou

Období řešení: 01.01.2006 — 31.12.2008

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Postdoktorandské granty

- plně financující (2006-01-01 - 2008-12-31)

O projektu

U konstrukcních materiálu jevy na úrovni mikrostruktury spolu s jejich náhodností a promenlivostí často značně ovlivní charakteristiky jako tuhost, pevnost a velikosti lomové procesní zóny. Pokud bychom presne respektovali všechny interakce na úrovni mikronu v materiálu, a toto zahrnuli do výpoctového modelu, obecne bychom obdrželi modely enormní velikosti a komplexity, a to i v deterministickém případě. V predloženém návrhu chceme podchytit procesy poškození na mikroúrovni materiálu a pritom držet složitost modelu na zvládnutelné úrovni a to použitím a vhodným kombinováním pokrocilých metod, jmenovite adaptivity síte v metode konecných v kombinaci s vhodnými mikromechanickými modely a simulací náhodných polí v rámci jedné výpoctové platformy. Vyvinutý model umožní postupné detailní “priblížení” pouze kritických regionu, a to až na velmi jemná rozlišení materiálové struktury. V takových oblastech bude materiál popsán náhodne promenlivým stochastickým polem, které je duležité pro inicializaci mikrotrhlin a jejich postupné sdružování, lokalizací deformace a formování makrotrhlin. Popsaný interdisciplinární postup užití adaptivity a stochastických metod umožní podchytit složité avšak duležité jevy jako napr. vliv velikosti v komplexite a poskytne výpoctový nástroj pro robustní analýzu a spolehlivostní posouzení zejména velkých konstrukcí predevším z kvazikrehkých materiálu jako beton apod. Dodejme, že toto není zatím možné s použitím dosavadních metod a nástrojů.

Popis anglicky
In structural materials, the presence of fine-scale features with random nature can greatly affect materialproperties such as stiffness, ultimate strength and the size of the fracture process zone. Unfortunately, if all microscale interactions are minutely taken into account in the numerical analysis, even deterministically, computational models of enormous size and complexity typically emerge. In order to capture the damageprocess in the microstructure while keeping the complexity of the problem down to manageable levels, we propose to combine and utilize the advanced techniques of the adaptive finite element method possibly combined with suitable micromechanical models and of random field simulations in a single model. The developed model will allow us to gradually zoom into the fine scale of the material structure with locally increased computational demand in critical regions only. In these areas, the heterogeneity of the materialdescribed by randomly fluctuating fields is essential for the development of microcracks, localization of deformation and the subsequent formation of macrocracks. This interdisciplinary approach employing methods of adaptivity and stochastics will allow us to capture the size effect phenomena in its complexity and to provide a computational tool for robust analysis and reliability assessment of large structures with quasibrittle materials that is hitherto not possible with the currently available methods and tools.

Klíčová slova
Stochastická výpoctová mechanika, adaptivní metoda konecných prvku, mikromechanické modely, simulace náhodných polí, vlivy velikosti

Klíčová slova anglicky
Stochastic computational mechanics, adaptive finite element method, micromechanical models, random field simulations, size effect phenomena

Označení

GP103/06/P086

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D. - hlavní řešitel

Útvary

Ústav stavební mechaniky
- příjemce (14.03.2006 - nezadáno)

Výsledky

MATESOVÁ, D.; VOŘECHOVSKÝ, M. Modeling of reinforcement corrosion in concrete. In Enginerring mechanics 2007. Svratka, Česká republika: 2007. p. 1-11. ISBN: 978-80-87012-06-2.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M. Stochastic computational mechanics of quasibrittle structures. Brno, Czech Republic: Brno: VUTIUM, 2007. p. 1-389.
Detail

MATESOVÁ, D.; VOŘECHOVSKÝ, M. Mechanická odezva trámce se zářezem: vliv hloubky zářezu. In Experiment 2007. Brno, Česká republika: 2007. s. 315-320. ISBN: 978-80-7204-543-3.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M. Hierarchical Subset Latin Hypercube Sampling. In Pravděpodobnost porušování konstrukcí. Brno, ČR: 2006. s. 285-298. ISBN: 80-214-3251-9.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; MATESOVÁ, D. Size effect in concrete specimens under tension: interplay of sources. In Computational Modelling of Concrete Structures. Mayrhofen, Austria: 2006. p. 905-914. ISBN: 0-415-39749-9.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; CHUDOBA, R.; JEŘÁBEK, J. Adaptive probabilistic modeling of localization, failure and size effect of quasi-brittle materials. In Computational Mechanics. Lisbon, Portugal: 2006. p. 286 ( p.)ISBN: 1-4020-4994-3.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; JEŘÁBEK, J.; CHUDOBA, R. Impact of scatter of material properties on the yarn performance in TRC. In Textile Reinforced Concrete. Aachen, Germany: 2006. p. 285-294. ISBN: 2-912143-97-7.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; KONRAD, M.; CHUDOBA, R. Multiple cracks bridged by multifilament yarns: impact of local scatter on ultimate load. In Brittle matrix Composites. waršava, Polsko: 2006. p. 361-372. ISBN: 1-84569-031-1.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; CHUDOBA, R.; JEŘÁBEK, J.; MOMBARTZ, M. Adaptive time-stepping algorithm exploiting the combined effect of softening and spatial variability of material parameters. In MHM 12007. Praha, Česká republika: 2007. p. 238-239.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; CHUDOBA, R.; JEŘÁBEK, J.; MESKOURIS, K. Adaptive time-stepping algorithm exploiting the spatial variability of material parameters. In SEMC 2007, Third international conference on structural engineering, mechanics and computation. Rotterdam, the Netherlands: Millpress, 2007. p. 539-544. ISBN: 978-90-5966-054-0.
Detail

ELIÁŠ, J.; VOŘECHOVSKÝ, M. Discrete numerical simulation of fracture propagation in disordered materials: mesh dependency. In 17th European Conference on Fracture. Brno, Česká republika: 2008. p. 2599-2606. ISBN: 9781617823190.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M. Interplay of sources of size effects in concrete specimens studied via computational stochastic fracture mechanics. Inženýrská mechanika - Engineering Mechanics, 2006, vol. 13, no. 5, p. 385-401. ISSN: 1210-2717.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M. Interplay of size effects in concrete specimens studied via computational stochastic fracture mechanics. International Journal of Solids and Structures, 2007, vol. 44, no. 9, p. 2715-2731. ISSN: 0020-7683.
Detail

CHUDOBA, R.; VOŘECHOVSKÝ, M.; ECKERS, V.; GRIES, T. Effect of twist, fineness, loading rate and length on tensile behavior of multifilament yarns (a multivariate study). TEXTILE RESEARCH JOURNAL, 2007, vol. 77, no. 11, p. 880-891. ISSN: 0040-5175.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; NOVÁK, D.; BAŽANT, Z.; PANG, S. Energetic-statistical size edffect simulated by SFEM with stratified sampling and crack band model. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2007, vol. 71, no. 11, p. 1297-1320. ISSN: 0029-5981.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M. Size effects in concrete specimens studied via stochastic fracture mechanics. Inženýrská mechanika - Engineering Mechanics, 2006, vol. 13, no. 5, p. 385-401. ISSN: 1210-2717.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M. Simulation of simply cross correlated random fields by series expansion methods. Structural Safety, 2007, vol. 30, no. 4, p. 337-363. ISSN: 0167-4730.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M. Simulation of simply cross correlated random fields bz series expansion methods. Structural Safety, 2008, vol. 30, no. 4, p. 337-363. ISSN: 0167-4730.
Detail

MATESOVÁ, D.; VOŘECHOVSKÝ, M. Analytical and numerical approaches to modeling of reinforcement corrosion in concrete. Cape Town, South Africa: 2007. p. 227-228.
Detail

MATESOVÁ, D.; VOŘECHOVSKÝ, M. Modeling of reinforcement corrosion in concrete. Svratka, Česká republika: 2007. s. 179-180.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; CHUDOBA, R.; JEŘÁBEK, J.; MESKOURIS, K. Adaptive time-stepping algorithm exploiting the spatial variability of material parameters. Cape Town, South Africa: 2007. p. 201-202.
Detail

MATESOVÁ, D.; VOŘECHOVSKÝ, M. Analytical and numerical approaches to modeling of reinforcement corrosion in concrete. In Recent developmnets in structural engineering, mechanics and computation. Caoe town, South Africa: 2007. p. 610-615. ISBN: 978-90-5966-054-0.
Detail

Odpovědnost: Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D.