| dc.description.abstract | Et Python/Diana-rammeverk for robust ikkelineær elementanalyse (NLFEA) av armerte betongbjelker i 2D har blitt laget. Rammeverket består av fire skript som inneholder en rekke instruksjoner bestående av Python-kommandoer og spesifikke DIANA kommandoer. Målet har vært å skape et fleksibelt, brukervennlig og robust rammeverk som kan brukes til å generere DIANA sin arbeidsflyt. Dette inkluderer å modellere geometrien til bjelken, generere elementinndelingen (mesh), definere og kjøre de valgte analysene og å generere utdata.
Rammeverket gir en pålitelig måte å tilnærme seg NLFEA av armerte betongbjelker. Det baserer seg på anbefalte egenskaper, som vil bli brukt som standard. Disse anbefalingene er hentet fra retningslinjene til Rijkswaterstaat, som baserer seg på lang erfaring og vitenskapelig forskning. Følgelig gir rammeverket en mer effektiv måte å modellere på, enn via DIANA sitt grafiske brukergrensesnitt. Mens alle egenskaper må defineres når en arbeider i det grafiske DIANA-grensesnittet, trenger brukeren kun å definere utvalgte inndata ved bruk av rammeverket. Generelt krever utførelse av NLFEA erfaring for å sikre kvaliteten, robustheten og hastigheten til analysen. De angitte standardegenskapene gjør det imidlertid mulig for brukere med begrenset ekspertise å utføre komplekse analyser.
Fleksibiliteten til rammeverket er ivaretatt gjennom bruk av objekt-orientert programmering. Maler, eksempler og forklaringer har blitt lagt til for å ytterligere forbedre brukervennligheten. Videre kan parametriske studier utføres ved hjelp av rammeverket. Brukeren kan velge å variere en av inndataparameterne, mens resten forblir de samme. Dette er en nyttig funksjon som kan brukes til å evaluere betydningen forskjellige inndataparametere har på resultatene fra NLFEA-en. For å demonstrere denne funksjonen er det blitt utført en parametrisk studie av en armert betongbjelke med varierende lengde. Resultatene fra denne parametriske studien illustrerte hvordan høyere bæreevne, enn for analytisk beregnet tverrsnittskapasitet, kan bli oppnådd ved bruk av en veldefinert NLFEA.
Rammeverket har blitt validert ved å gjenskape to velkjente publiserte eksperimentelle tester av armerte betongbjelker. Resultatene fra NLFEA-ene har blitt sammenlignet med de eksperimentelle resultatene for å validere nøyaktigheten og påliteligheten til de angitte løsningsstrategiene. Generelt sett stemte resultatene fra de utførte NLFEA-ene godt overens med de eksperimentelle resultatene. Bedre samsvar mellom de numeriske og eksperimentelle resultatene kunne imidlertid blitt oppnådd. De signifikante inndataparameterne kunne blitt studiert nøyere ved hjelp av rammeverket, og justert i samsvar med de eksperimentelle resultatene. Generelt fremhever referansestudiene hvordan de implementerte standardparametrene gir et godt utgangspunkt for robust NLFEA av armerte betongbjelker. | |
| dc.description.abstract | A Python/DIANA framework for robust nonlinear finite element analysis (NLFEA) of reinforced concrete (RC) beams in 2D has been created. The framework consists of four scripts which feature a combination of Python commands and specific DIANA script commands. The aim has been to create a flexible, user-friendly, and robust framework for generating the DIANA workflow. This includes modelling the geometry of beam, generating the mesh, defining and running the selected analyses and generating output.
The framework provides a reliable way of approaching NLFEA of RC beams. It relies on recommended properties, which will be applied by default. These recommendations are taken from the guidelines by Rijkwaterstaat Centre of Infrastructure, which are based on long-term experience and scientific research. Hence, the framework provides a more efficient way of modelling than through the DIANA graphical interface. While all properties have to be defined when working in the DIANA graphical interface, the user only has to define selected input utilizing the framework. In general, performing NLFEA requires experience to ensure quality, robustness and speed of the analysis. However, the provided default properties make it possible for users with limited expertise to perform complex analysis.
The flexibility of the framework is ensured through the use of object-oriented programming. Templates, examples and explanations have been added to further improve the user-friendliness of the framework. Furthermore, parametric studies can be performed using the framework. The user can select one of the input parameters to be varied, while the rest stay the same. This is a useful feature, which can be applied to evaluate the significance of different input parameters on the results of the NLFEA. To demonstrate this feature, a parametric study has been executed for a RC beam with varying length. The results from this parametric study demonstrated how a higher load-bearing capacity, than for sectional analysis, can be obtained using well-defined NLFEA.
The framework has been validated by recreating two well-known published experimental tests. The results of the NLFEAs have been compared to the experimental results, to validate the accuracy and reliability of the provided solution strategies. In general, the results of the performed NLFEAs agreed well with the experimental results. However, an even better agreement between the numerical and experimental results could have been obtained. The significant input parameters could have been studied in greater detail using the framework and tweaked in accordance with the experimental results. In general, the benchmark studies highlight how the implemented default parameters provide a great starting point for robust NLFEA of RC beams. | |
