Hydro-thermo-mechanical coupled peridynamic modeling of freeze–thaw fracture of concrete

Der Artikel stellt ein neuartiges hydrothermo-mechanisches gekoppeltes peridynamisches Modell (HTM-IHPD) zur Simulation von Frost-Taufrakturen in Beton vor. Dieses Modell integriert die komplexen Wechselwirkungen von Porengefrieren, Wärmeausdehnung und mechanischer Verformung. Das Modell ist so konzipiert, dass Schäden und Risse in Betonkonstruktionen, die Frost-Tauzyklen unterworfen sind, genau vorhergesagt werden können. Die Studie kombiniert den Ansatz der Mehrfeldkopplung mit der Peridynamik, einer nicht-lokalen Kontinuumstheorie, um die Herausforderungen der Simulation diskontinuierlicher Deformationen zu lösen. Das HTM-IHPD-Modell berücksichtigt empirische Zusammenhänge für Eisbildung, aufgefrorene Wasserschichten und Schadensentwicklung. Zusätzlich nutzt das Modell eine explizite Integrationsstrategie, um das Problem der Mehrfeldkopplung effizient zu lösen. Die Forschung bestätigt die Genauigkeit des Modells und untersucht die Auswirkungen der Durchlässigkeit und des Gesamtvolumenanteils auf das mechanische Verhalten und die Rissentwicklung von Beton. Dieser umfassende Ansatz bietet wertvolle Einblicke in die Gefrier- / Tauschschädigungsmechanismen von Beton und leistet damit einen bedeutenden Beitrag auf dem Gebiet der Werkstoffwissenschaft und des Bauingenieurwesens.