Modellbildung zur Simulation von Stahlfaserbeton unter hochdynamischer Belastung

Abstract

Für den baulichen Schutz vor außergewöhnlichen Beanspruchungen werden Werkstoffe mit problemangepassten Eigenschaften benötigt. Einer dieser Werkstoffe ist Stahlfaserbeton. Für hochdynamische Lasten aus Impakt oder Explosion ist der Werkstoff Stahlfaserbeton jedoch noch nicht hinreichend erforscht.Dieser Beitrag beschreibt ein neues, auf empirischen Zusammenhängen basierendes Materialmodell zur Simulation von Stahlfaserbeton mit unterschiedlichen Stahlfasergehalten unter hochdynamischer Beanspruchung. Es beinhaltet auch ein Schädigungsmodell, das die Verringerung der Steifigkeit und der Festigkeit des Stahlfaserbetons infolge plastischer Verformungen (Kompaktion und Gestaltänderung) beschreibt.Das Modell ist in eine Hydrocode‐Umgebung implementiert und wurde anhand einer Vielzahl von Ansprengversuchen validiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass numerische Simulationen mit dem neuen Stahlfaserbetonmodell geeignet sind, aufwändige und teure Versuche zu ergänzen bzw. zu reduzieren.

Spallationsversuche von Faserbetonprobekörpern im Split‐Hopkinson‐Bar

“…Für das Verständnis des Trag‐ und Schädigungsverhaltens von faserbewehrten Betonen unter dynamischer Belastung ist dazu die Kenntnis der maßgebenden dynamischen mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul und Bruchenergie erforderlich [7]. Im Rahmen der Untersuchungen wurden diese Kennwerte mittels dynamischer Spallationsversuche in einem Split‐Hopkinson‐Bar (SHB) im impaktrelevanten Dehnratenbereich von 15 bis 25 1/s ermittelt.…”