Mikromekanisk modellering av stenmurar är en modelleringsmetod där murverk betraktas som ett heterogent ( heterogent system ) bestående av murade element ( tegelstenar , naturliga eller konstgjorda stenar, betongblock, etc.), murbruk och kontaktytor ( gränssnitt ) mellan dem.
Beräkningen av stenmurar med hjälp av mikromekanisk modellering utförs med finita elementmetoden (FEM) med användning av datorteknik. Komponenterna i ett heterogent system betraktas som en uppsättning isotropiska finita element (FE), vars egenskaper bestäms separat för murverkselement, murbruksfogar och gränssnitt mellan dem.
Mikromekanisk modellering används för murverk som har en regelbunden, repeterande struktur. I ett sådant murverk urskiljs identiska, upprepade gånger upprepade volymer, som murverket kallas huvudcellen.
Komponenterna i ett heterogent system i förenklad mikromekanisk modellering är murelement och gränssnitt mellan murelement och bruksfogar. Måtten på murverkselementen tas med hänsyn till tjockleken på murbruksfogarna intill dem, och murbruksfogarna själva ersätts av ändliga element med noll tjocklek. Med tejpligering av murverk modelleras varje murverkselement som regel av två identiska ändliga element. Förenklad mikromekanisk modellering kallas även mesomekanisk modellering.
Mesomekanisk murverksmodellering verkar ha varit banbrytande av AW Page. [1] Varianter av mesomekanisk modellering föreslås i [2] [3] [4] [5] [6] [7] och andra.
Med detaljerad mikromekanisk modellering ersätts varje murverkselement för beräkning av en uppsättning små ändliga element), vars dimensioner är två eller flera gånger mindre än tjockleken på murbruksfogar. Mortelfogar är också uppdelade i FEs av liknande storlekar. Dessutom används FEs med nolltjocklek för gränssnitt mellan murelement och bruksfogar. Detaljerad mikromekanisk modellering utförs enklast för fall där alla huvudceller har samma spänningstillstånd (till exempel vid normal axiell kompression och parallellt med murbädden, ren skjuvning). Detta fall används för homogenisering av murverk i makromodellering [8] . I de fall där murverket har ett ojämnt spänningstillstånd och omfördelning av spänningar är möjlig på grund av olinjär deformation av strukturer, är detaljerad mikromekanisk modellering associerad med upprepad upprepning av beräkningen för varje ändligt element i plattan. Denna omständighet ökar avsevärt komplexiteten i beräkningen och gör mikrosimulering oacceptabel för beräkning av verkliga stenstrukturer.
Vid modellering av murverk med platta FE:er för murverkselement används oftast olika kombinationer av "klassiska" hållfasthetsteorier (till exempel Mises-teorin för den biaxiala kompressionsregionen och Mohr-Coulomb-teorin för regioner där en eller båda av huvudspänningarna är draghållfasta). Vid användning av rumslig FE används Drucker-Prager-styrkekriteriet.
Hållfasthetskriterierna för bruksfogar vid detaljerad mikromekanisk modellering liknar kriterierna för murelement, men med numeriska parametrar som motsvarar murbrukets hållfasthetsegenskaper i fogen, Vid förenklad mikromekanisk modellering beaktas förekomsten av bruksfogar. i hållfasthetskriterierna för gränssnitten mellan murelement och bruksfogar.
För gränssnittet mellan murverkselement och murbruksfogar används som regel ett modifierat Mohr-Coulomb-hållfasthetstillstånd i form av en "kapsmodell" (med begränsningar i området för begränsning av drag- och trycknormala spänningar).