A series of numerical simulations are conducted to predict the behavior of shear deficient concrete beams strengthened with repair systems and laminated plates containing a cutout.
In Chapter 2, a numerical study is conducted to evaluate the shear strengthening performance of two composite repair systems, FRP strips and a sprayed epoxy coating. Micromechanical constitutive models for the FRP strips and sprayed epoxy coating proposed by Liang et al. (2006), Lee et al. (2005) and Lee and Simunovic (2000), in conjunction with damage models, are implemented into the finite element program ABAQUS to solve boundary value problems. Using the implemented models, numerical simulations of four-point bending tests on concrete beams strengthened with the external repair systems are conducted to quantify their strengthening abilities. The numerical tests yield load-deflection curves from which the shear strengthening performance of the external repair systems is evaluated. Furthermore, the present prediction is compared with available experimental data to assess the accuracy of the proposed computational model.
A micromechanical constitutive model (Liang et al., 2006) based on the concept of the ensemble-volume average for laminated composites is implemented into a finite element program to numerically characterize the compressive response and damage evolution in laminated plates containing a cutout in Chapter 3. The constitutive model incorporates the fiber debonding and microcrack nucleation of laminated composites. Prior to the implementation of the model into the finite element program, the predicted moduli of laminated composites are compared with theoretical bounds and experimental data for the validation and verification of the constitutive model. A series of numerical simulations for a uniaxial test of laminated plate specimens containing a cutout are conducted using the implemented constitutive model. The predictions are compared with experimental data (Lessard and Chang, 1991; Chang and Lessard, 1991) to verify the accuracy of the implemented constitutive model. Furthermore, a parametric study is carried out to illustrate the influence of the geometry of the specimens on the behavior of laminated plates.
본 논문에서는 보수기법으로 전단 보강된 콘크리트 보와 복합재료 적층판의 거동을 예측하기 위해 일련의 수치해석이 수행되었다. 수치해석을 위해 Lee and Simunovic (2000), Lee et al. (2005), Liang et al. (2006)에 의해 개발된 미세역학 구성모델이 수치해석을 위해 사용되었다.
섬유보강 폴리머 (FRP) 스트립 및 분사식 에폭시 코팅에 의해 보강된 콘크리트 보의 전단거동을 평가하기 위한 수치해석이 Chapter 2에서 수행되었다. 경계치 문제를 해결하기 위해 FRP 스트립 및 분사식 에폭시 코팅을 위한 미세역학 구성모델이 손상모델과 부합하여 유한요소 프로그램인 ABAQUS 내에 사용되었고, 보강효과를 평가하기 위해 콘크리트 보에 대해 수치적으로 4점 재하 하중 방식을 선택하였다. 전단 보강된 콘크리트의 평가로서 수치해석을 통한 보강된 콘크리트의 하중-변위 곡선을 구하였으며, 제안된 구성모델의 정확성을 평가하기 위해 수치해석된 결과는 실험치와 비교 수행하였다.
Ensemble-volume average의 개념을 이용한 복합재료 적층판의 미세역학 구성모델을 이용하여 복합재료 적층판의 압축거동 및 손상을 수치적으로 예측하기 위한 해석이 Chapter 3에서 수행되었다. 미세역학 구성모델을 유한요소 프로그램에 적용하기 전에 선행 연구로서 구성모델의 타당성 검토를 위해 복합재료 적층판의 예측된 moduli이 이론적 경계와 관련된 실험치와 비교 수행되었다. 타당성이 검증된 구성모델은 fiber debonding과 crack nucleation과 관련된 손상모델과 부합하여 ABAQUS에 적용되어, 압축하중을 받는 복합재료 적층판에 대한 일련의 수치해석이 수행되었으며, Lessard and Chang (1991)에 의해 수행된 실험과 비교하였다. 게다가, 적층판의 기하학적 형상이 거동에 미치는 영향에 대해 알아보기 위해 parametric 연구가 추가적으로 수행되었다.
