メゾスケール解析手法による鉄筋補強した繊維補強セメント複合材料の
引張破壊シミュレーション
本研究では、繊維1 本1 本を離散的にモデル化したメゾスケール解析手法を用いて、鉄筋で補強した繊維補強セメント複合材料の引張破壊を検証した。ひずみ軟化型とひずみ硬化型の繊維補強セメント複合材料を対象に、繊維の混入率、鉄筋比ならびに繊維の分布状態を変動させた解析を行い、引張破壊挙動を検証した結果、各パラメータの組合せによっては鉄筋降伏後にひび割れが局所化して進展する場合があることを確認した。そして、そのメカニズムとそれを抑制する方策を架橋力に着目することによって明らかにした。ひずみ硬化型の材料においては、繊維分布のばらつきによって力学特性が低下した場合でも、鉄筋との併用によって部材としての変形能を向上できることを解析的検討から提示した。
Tensile Fracture Simulation of Fiber-Reinforced Cementitious Composites with Rebar by means of Mesoscale Analysis
Tensile fracture of fiber-reinforced cementitious composites (FRCC) with rebar was investigated via a mesoscale analysis using discretized short fibers. Herein, the effects of fiber volume fraction, steel reinforcement ratio, and fiber distribution on tensile fracture behavior were investigated. In some cases, localized crack was observed in the post-yield range of rebar. The localization mechanism was numerically explained and then inhibited by focusing on the bridging forces of the fibers and rebar. The effectiveness of steel reinforcement in enhancing the strain capacity of strain-hardening cement-based composites (SHCC) was confirmed.
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