Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회논문집)

Computational Structural Engineering Institute of Korea (한국전산구조공학회)
권호 표지

Fiber Bridging Model Considering Probability Density Function of Fiber Inclined Angle in Engineered Cementitious Composites

보강 섬유의 배향각에 대한 확률밀도함수를 고려한 ECC내의 섬유 가교 모델

  • 강철호 (충남대학교 토목공학과) ;
  • 이방연 (미시간대학교 토목환경공학과) ;
  • 박승범 (충남대학교 토목공학) ;
  • 김윤용 (충남대학교 토목공학과)
  • Received : 2009.09.28
  • Accepted : 2009.11.05
  • Published : 2009.12.30
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Abstract

The fiber bridging model is the crucial factor to predict or analyze the tensile behavior of fiber reinforced cementitious composites. This paper presents the fiber bridging constitutive law considering the distribution of fiber inclined angle and the number of fibers in engineered cementitious composites. The distribution of fiber inclined angle and the number of fibers are measured and analyzed by the image processing technique. The fiber distribution are considerably different from those obtained by assuming two- or three-dimensional random distributions for the fiber inclined angle. The simulation of the uniaxial tension behavior was performed considering the distribution of fiber inclined angle and number of fibers measured by the sectional image analysis. The simulation results exhibit multiple cracking and strain hardening behavior that correspond well with test results.

섬유 가교 곡선은 섬유보강 시멘트 복합체의 인장 거동을 예측하고 분석하는데 중요한 요인이다. 이 연구의 목적은 ECC에서 섬유 배향각의 분포와 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 제시하는 것이다. 이를 위하여 먼저 섬유 배향각과 섬유 개수를 정량적으로 고려할 수 있는 섬유 가교 모델을 유도하였다. 섬유 배향각과 섬유 개수는 이미지 프로세싱 기법을 사용하여 계측하였다. 이미지 분석을 통하여 계측한 섬유 배향각에 대한 확률밀도함수와 섬유 개수는 섬유 배향각을 2차원이나 3차원에 무작위로 분포된 것으로 가정하는 것과 큰 차이를 보였다. 이는 타설방법이나 유동흐름에 따라 섬유 분포 특성이 영향을 받기 때문으로, 모델의 검증을 위해 정확한 섬유분포 특성을 파악할 필요가 있다. 따라서 이미지 프로세싱 방법으로 계측한 섬유 분포 특성을 근간으로 보강섬유의 배향각과 단면 내 섬유 개수를 고려하여 얻은 섬유 가교 곡선으로 1축 인장 거동을 모사하였다. 모사한 1축 인장 거동은 실험 결과와 유사하게 다중 균열과 변형률 경화 거동을 보이는 등 1축 인장 거동을 정확히 나타낼 수 있는 것으로 검증되었다.

Keywords

References

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