Simulation methods for functional and microstructured composite materials

In this thesis, a generic model for the post-failure behavior of concrete in tension is proposed. A mesoscale model of concrete representing the heterogeneous nature of concrete is formulated. The mesoscale model is composed of three phases: aggregate, mortar matrix, and the Interfacial Transition Zone between them. Both local and non-local formulations of the damage are implemented and the results are compared. Three homogenization schemes from the literature are employed to obtain the homogenized constitutive relationship for the macroscale model. Three groups of numerical examples are provided.

In dieser Arbeit wird ein generisches Modell für das nichtlineare Materialverhalten des Betons unter Spannung vorgeschlagen. Ein Mesoskalenmodell wird aufgebildet, welches die heterogene Materialstruktur des Betons darstellt. Das Mesoskalenmodell besteht aus drei Phasen: groben Zuschlägen, Mörtelmatrix und Übergangszone zwischen Zuschlag und Matrix. Es werden sowohl die lokale als auch die nichtlokale Formulierung des Schädigungsgrades implementiert und die Ergebnisse verglichen. Drei Homogenisierungsmethoden aus der Literatur werden verwendet, um die homogenisierte konstitutive Beziehung für das Makroskalenmodell zu erhalten. Drei Gruppen von numerischen Beispielen werden angeführt.

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