Поиск по всему репозиторию:

A homogenization method for stiffness characteristics of cement paste under viscoelastic behavior

Thumbnail
Открыть/скачать файлы документа
DOI
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2024-135-3-38-42
Автор
Дата издания
2024
Издательство
БрГТУ
УДК
691.542
Библиографическое описание
Kravchenko, V. V. A homogenization method for stiffness characteristics of cement paste under viscoelastic behavior = Принцип гомогенизации жесткостных характеристик цементного камня при вязкоупругом поведении / V. V. Kravchenko. – Text : direct // Vestnik of Brest State Technical University. – 2024. – № 3. – P. 38–42. – Bibliography: 20 titles.
Аннотация
The microstructure of cement paste is extremely complex and heterogeneous, consists of randomly distributed phases with an arbitrary geometry, formed during the hydration process. The key phase of cement paste –calcium silicate hydrate exhibits distinct viscoelastic behavior causing creep in cement-based composites. These reasons make the problem of evaluating effective stiffness characteristics rather difficult, since stress-strain relationships under viscoelastic behavior are usually described using the principle of aging-time superposition, represented in the form of the Stiltes integral, which has not an analytical solution.Existing approaches to solving this problem involve two principles: the Laplace–Carson transform and the effective medium theory. This makes possible to find a solution for the evaluate effective stiffness characteristics under viscoelastic behavior, but only for a limited geometric shape of inclusions in the form of an ellipsoid and its related shapes. However, such shapes are not fully matching the real geometric shape of most phases of cement paste, especially for capillary porosity.The paper presents one more approach to solving the problem of effective stiffness characteristics of cement paste based on a FEA homogenization facilitates to evaluate effective stiffness properties for an arbitrary phase geometry, through introducing into the variational formulation the numerical inversion of the Stieltjes integral describing its viscoelastic behaviour. In addition, this approach best implements the solidification mechanism for the history of the aging stress-strain relation during the hydration process.
Аннотация на другом языке
Микроструктура цементного камня чрезвычайно сложна и неоднородна, состоит из хаотично распределенных фаз с произвольной геометрией, образуемых в процессе гидратации. При этом следует учитывать, что основная фаза цементного камня – гидросиликат кальция – проявляет ярко выраженное вязкоупругое поведение, обуславливая возникновение ползучести в цементных композитах. Эти причины делают задачу оценки его эффективных жесткостных характеристик достаточно сложной, поскольку напряженно-деформированное состояние в условиях вязкоупругого поведения принято рассматривать с позиций теории нелинейной наследственности, представляемой в виде интеграла Стилтьеса, не имеющего аналитического решения.Существующие подходы к решению обозначенной проблемы сочетают два принципа: преобразование Лапласа – Карсона и положения теории эффективной среды, что позволяет находить решение задачи эффективных свойств композитов при вязкоупругом поведении. Однако поскольку получаемые решения в рамках такого подхода основаны на положениях теории эффективной среды, это приводит к достаточно существенному ограничению, накладываемому на геометрическую форму фаз композита, которые могут быть представлены только в виде эллипсоида и его производных форм, что не совсем соответствует реальной геометрической форме большинства фаз цементного камня, в особенности капиллярной пористости. В статье представлен еще один подход к решению задачи эффективных жесткостных характеристик цементного камня при вязкоупругом поведении, основанный на положениях гомогенизации методом конечных элементов, позволяющей оценивать эффективные жесткостные характеристики композитов с произвольной геометрической формой фаз, в вариационную формулировку которого вводится численное обращение интеграла Стилтьеса, описывающего вязкоупругое поведение цементного камня. Кроме того, этот подход наилучшим образом реализует положения теории солидификации при формировании истории напряженно-деформированного состояния в период гидратации.
URI документа
https://rep.bstu.by/handle/data/47786
Документ расположен в коллекции