A novel mesoscale modelling method for steel fibre-reinforced concrete with the combined finite-discrete element method

材料科学 中尺度气象学 有限元法 结构工程 钢筋 离散元法 弯曲 断裂(地质) 复合材料 地质学 工程类 机械 物理 气候学
作者
Zi-Qi Tang,Zhen‐Yu Yin,Yin‐Fu Jin,Xi-Wen Zhou
出处
期刊:Cement & Concrete Composites [Elsevier]
卷期号:149: 105479-105479 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.cemconcomp.2024.105479
摘要

This paper proposes a novel mesoscale modelling method to study the effect of steel fibres on the fracture properties of steel fibre reinforced concrete (SFRC) based on an integrated finite-discrete element method (FDEM) framework. The present method models the steel fibre of SFRC as multiple bar elements, while simulating the cement matrix using triangle elements. A comprehensive bond-slip model is also introduced between the triangle element and bar element, enabling accurate reproduction of the interaction behaviour between the concrete matrix and steel fibre. Additionally, the progressive failure process of cohesive elements in FDEM is considered as crack propagation, confirming the superiority of FDEM from continuum to discontinuum. The results of the Brazilian split test and uniaxial compression test validate the capability of the FDEM framework for mode Ι and mode II fractures, while single fibre pull-out tests and 3-point-bending beam tests provide validation of the effectiveness of the integrated FDEM framework for the mesoscale modelling of SFRC. The discussion also covers employing the mesoscale modelling method to investigate the effect of steel fibre on the fracture properties of SFRC. Owing to its merits in quantitative analysis, the present method can serve as a feasible potential tool for mesoscale modelling analysis and SFRC design.

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