Cracking description in reinforced concrete components : Embedded Finite Element Method
Description de la fissuration des éléments en béton armé: Méthode des Eléments Finis Intégrés
Résumé
Failure mechanisms like cracking is not trivial to represent. Often it requires a fine description of the material
inducing computational costs for a complete simulation of the building. Recently, the concept of displacement discontinuities
embedded into a standard finite element has been proved to be efficient in modeling fracture of quasi-brittle materials. The
enrichment is local at the element level and so it reduces calculation time. Hence, global system size remains unchanged and
the structure of the element code too. Non-linear mechanisms are described by a traction/separation law at the discontinuity.
The present paper aims at capturing crack openings in a natural way by using the E-FEM method. In this work, this method
is coupled with an anisotropic damage model based on oriented cracks which can be tackled independently. This enriched
constitutive model has been implemented in the finite element code Cast3M. Numerical simulations at the integration point
level and on concrete and reinforced concrete structures show the performances of the model.
La représentation physique de la fissuration nécessite une description fine du matériau, mais induit des temps de
calculs prohibitifs dans une simulation numérique complète d’ouvrage. Une alternative permettant de décrire de manière
naturelle la fissuration est la méthode des éléments finis enrichis (Embedded Finite Element Method). Cette méthode consiste
à enrichir le champ de déplacement avec une discontinuité correspondant à l’ouverture de fissure. Elle est fondée sur un
enrichissement local au niveau de l’élément fini, rendant son implantation numérique peu intrusive dans les codes de calcul
actuels. Les phénomènes dissipatifs sont concentrés au sein d’une discontinuité dont le comportement peut être contrôlé grâce
à une loi formulée en termes de vecteur traction/saut de déplacement. L’objectif de cet article est de décrire la fissuration
de manière explicite et naturelle en utilisant la méthode E-FEM. Dans ce travail, cette méthode est couplée avec un modèle
d’endommagement anisotrope décrivant les mécanismes non-linéaires à l’aide de familles de fissures orientées. Le modèle
enrichi a été implanté dans le code de calcul Cast3M. Les simulations numériques au niveau du point d’intégration et sur
structures en béton et béton armé illustrent les performances du modèle.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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