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Influence of the meso-structure in dynamic fracture simulation of concrete under tensile loading

Résumé

We investigate the dynamic behavior of concrete in relation to its composition within a computational framework (FEM). Concrete is modeled using a meso-mechanical approach in which aggregates and mortar are represented explicitly. Both continuum phases are considered to behave elastically, while nucleation, coalescence and propagation of cracks are modeled using the cohesive-element approach. In order to understand the loading-rate sensitivity of concrete, we simulate direct tensile-tests for strain rates ranging 1–1000 s−1. We investigate the influence of aggregate properties (internal ordering, size distribution and toughness) on peak strength and dissipated fracture energy. We show that a rate independent constitutive law captures the general increase of peak strength with strain rate. However, a phenomenological rate-dependent cohesive law is needed to obtain a better agreement with experiments. Furthermore, at low rates, peak strength is sensitive to the inclusions' toughness, while the matrix dominates the mechanical behavior at high rates.

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Résistance des matériaux
vignette|Essai de compression sur une éprouvette de béton, une pression croissante est appliquée verticalement sur l'échantillon pendant que deux appareils mesurent les déformations longitudinales et transversales de l'éprouvette. vignette|À l'issue du test, l'éprouvette s'est rompue. Notez la cassure longitudinale. La résistance des matériaux (RDM) est une discipline particulière de la mécanique des milieux continus, permettant le calcul des contraintes et déformations dans les structures des différents matériaux (machines, génie mécanique, bâtiment et génie civil).
Taux de natalité
Le taux de natalité (ou taux brut de natalité) est le rapport entre le nombre annuel de naissances vivantes et la population totale moyenne sur une période et dans un territoire donné. Il s'exprime souvent en pour mille (‰). TN s'exprime habituellement en ‰ (pour mille). Le taux de natalité se calcule : n est le nombre de naissances par année et p est la population totale moyenne au cours de la même année, souvent estimée comme la moyenne des effectifs de cette population en début et en fin d'année.
Ultimate tensile strength
Ultimate tensile strength (also called UTS, tensile strength, TS, ultimate strength or in notation) is the maximum stress that a material can withstand while being stretched or pulled before breaking. In brittle materials the ultimate tensile strength is close to the yield point, whereas in ductile materials the ultimate tensile strength can be higher. The ultimate tensile strength is usually found by performing a tensile test and recording the engineering stress versus strain.
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In situ characterization of a high work hardening Ti-6Al-4V prepared by electron beam melting

Helena Van Swygenhoven, Nicola Casati

A multi-phase Ti-6Al-4V prepared by electron beam melting and thermal post treatments has been shown to exhibit increased strength and ductility over standard wrought or hot isostatic pressed Ti-6-Al-4V. The mechanical improvements are due to a prolonged, ...
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