Drucker-Prager Concrete

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engl: Drucker-Prager concrete material law          Kategorie: Level 4 Material Mechanik

Das Drucker-Prager concrete Modell ist ein Materialgesetz der Strukturmechanik. Es ist ein Modell der Geomechanik.

Simulation von Beton-Baustoffen

Das Drucker-Prager Concrete Modell ist ein modifiziertes Drucker-Prager Modell, mit dem das für spröde Werkstoffe wie Beton, Zement oder Mörtel typische Materialverhalten (große Druckfestigkeit, geringe Zugfestigkeit) beschreibbar ist. Dabei können Phänomene wie

• Ver- und Entfestigung,
• Schädigung,
• Rissbildung,
• Dilatanz und
• Temperaturabhängigkeit

berücksichtigt werden.

Zur Definition der Festigkeit sind bei diesem Modell nur drei, dem Ingenieur sehr gut bekannte Parameter zu definieren, und zwar

• Rc - die einaxiale Druckfestigkeit,
• Rb - die biaxiale Druckfestigkeit und
• Rt - die einaxiale Zugfestigkeit.

Eine Übersicht über die Definition und Bedeutung dieser Parameter des Drucker-Prager Concrete Modells ist in der Skizze rechts gezeigt.

Typische Anwendungsgebiete des elastoplastischen Materialmodells sind nichtlineare mechanische Analysen zur Tragfähigkeit oder zur Untersuchung der Rissursachen von Betonstrukturen.

In der Abbildung sind die Rissbilder in einer Betonplatte anhand eines Versuches (links) sowie durch die Berechnung mit dem Drucker-Prager Concrete Modell (rechts) gezeigt. Ein solchers Rissbild kann durch eine Ankerplatte entstehen, mit der eine Maschine oder eine Rohrleitung an der Wand befestigt ist.

Rissbildungen werden dabei mit einem verschmierten Rissmodell als plastische Dehnungen simuliert. Durch die Kombination des Materialmodells mit Bewehrungs-Elementen (wie REINF-Elemente) können auch Stahl- und Spannbetonstrukturen berechnet werden. Darüber hinaus bietet das Modell zusätzliche Optionen des Spannungs-Dehnungsverhaltens und von Rissmodellen, sodass sich beispielsweise auch faserbewehrter Beton sehr realitätsnah berechnen lässt.

Sonstige Begriffe

Andere Materialgesetze der Geomechanik sind zum Beispiel Mohr-Coulomb, Jointed Rock, Cam Clay.

Grundlegende Hinweise finden Sie auch bei Materialnichtlinearität, Plastizität

Quellenhinweis

Diese Darstellung ist ein Auszug aus CADFEM Journal 01/2016, Seite 24-25, Bilder: shutterstock.com/Vector Kiosk, Talashow