Mikromekanisk modellering af stenvægge er en modelleringsmetode, hvor murværk betragtes som et heterogent ( heterogent system ) bestående af murværkselementer ( mursten , naturlige eller kunstige sten, betonblokke osv.), mørtel og kontaktflader ( grænseflader ) mellem dem.
Beregningen af stenvægge ved hjælp af mikromekanisk modellering udføres ved finite element -metoden (FEM) ved brug af computerteknologi. Komponenterne i et heterogent system betragtes som et sæt af isotropiske endelige elementer (FE), hvis egenskaber bestemmes separat for murværkselementer, mørtelfuger og grænseflader mellem dem.
Mikromekanisk modellering bruges til murværk, der har en regelmæssig, gentagende struktur. I et sådant murværk skelnes der identiske, gentagne gange gentagne volumener, som murværket kaldes hovedcellen.
Komponenterne i et heterogent system i forenklet mikromekanisk modellering er murværkselementer og grænseflader mellem murværkselementer og mørtelfuger. Dimensionerne af murværkselementerne tages under hensyntagen til tykkelsen af mørtelfugerne, der støder op til dem, og selve mørtelfugerne erstattes af endelige elementer med nul tykkelse. Ved båndligering af murværk er hvert murværk som regel modelleret af to identiske endelige elementer. Forenklet mikromekanisk modellering kaldes også mesomekanisk modellering.
Mesomekanisk murværksmodellering ser ud til at være blevet pioneret af AW Page. [1] Varianter af mesomekanisk modellering er foreslået i [2] [3] [4] [5] [6] [7] og andre.
Med detaljeret mikromekanisk modellering erstattes hvert murværkselement til beregning af et sæt små endelige elementer), hvis dimensioner er to eller flere gange mindre end tykkelsen af mørtelfuger. Mørtelfuger er også underopdelt i FE'er af lignende størrelser. Derudover anvendes FE'er med nul tykkelse til grænseflader mellem murværkselementer og mørtelfuger. Detaljeret mikromekanisk modellering udføres enklest i tilfælde, hvor alle hovedcellerne har den samme spændingstilstand (for eksempel ved normal aksial kompression og parallelt med murlejet, ren forskydning). Denne case bruges til murværkshomogenisering i makromodellering [8] . I tilfælde, hvor murværket har en uensartet spændingstilstand, og omfordeling af spændinger er mulig på grund af ikke-lineær deformation af strukturer, er detaljeret mikromekanisk modellering forbundet med gentagen gentagelse af beregningen for hvert endeligt element af pladen. Denne omstændighed øger kompleksiteten af beregningen betydeligt og gør mikrosimulering uacceptabel til beregning af ægte stenstrukturer.
Ved modellering af murværk med flade FE'er til murværkselementer anvendes oftest forskellige kombinationer af "klassiske" styrketeorier (f.eks. Mises-teorien for det biaksiale kompressionsområde og Mohr-Coulomb-teorien for områder, hvor en eller begge hovedspændinger er trækfaste). Ved anvendelse af rumlig FE anvendes Drucker-Prager styrkekriteriet.
Styrkekriterierne for mørtelfuger i detaljeret mikromekanisk modellering svarer til kriterierne for murværkselementer, men med numeriske parametre, der svarer til mørtlens styrkekarakteristika i fugerne Ved forenklet mikromekanisk modellering tages der hensyn til tilstedeværelsen af mørtelfuger i styrkekriterierne for grænseflader mellem murværkselementer og mørtelfuger.
Til grænsefladen mellem murværkselementer og mørtelfuger anvendes som regel en modificeret Mohr-Coulomb-styrketilstand i form af en "hættemodel" (med begrænsninger i området for begrænsning af træk- og tryknormale spændinger).