Advanced Damage‑Plasticity Modelling and Calibration Strategies for Accurate Finite‑Element Analysis of Unreinforced Concrete in Thin‑Walled Structures - Movchan, Oleksandr Yu. (Український державний університет науки і технологій, ІВК «Системні технології», Дніпро, 2025)
ENG: Accurate finite‑element representation of unconventional concretes – slag‑blended, recycled‑aggregate, fiber‑reinforced, or ultra‑thin formwork mixes requires more than the legacy smeared‑crack tools that still dominate industrial workflows. This theses reviews research on 3D material modelling of plain, fiber‑ and aggregate‑modified concretes in the ANSYS environment, with emphasis on constitutive law selection, experimental calibration, and numerical tactics that preserve convergence once cracking and crushing initiate. Damage‑plasticity formulations such as Concrete Damaged Plasticity (CDP) consistently outperform simpler Drucker–Prager or Willam–Warnke approaches, provided their numerous parameters are tuned to targeted laboratory data. Special issues arising in thin‑walled elements and permanent formwork stability, mesh objectivity, staged casting pressure are examined, and five recent case studies are dissected to illustrate best practice. The review concludes with recommendations for practitioners and identifies emerging trends, notably machine‑learning‑assisted calibration and phase‑field fracture, that are poised to reshape concrete simulation in commercial FEA.

UKR: Точне скінченно‑елементне відтворення нетрадиційних бетонів: шлакопортландцементних, із переробленим заповнювачем, фіброармованих або ультратонких опалубкових сумішей – потребує більшого, ніж застарілий підхід «smeared‑crack», що й досі домінує у промислових робочих розрахунках. У даних тезах узагальнено дослідження з тривимірного матеріального моделювання звичайних, фібро‑ бетонів та бетонів із модифікованим заповнювачем у середовищі ANSYS з акцентом на вибір моделей, експериментальне калібрування та числові тактики, які забезпечують збіжність після зародження тріщин і руйнування. Формулювання типу «пластичність із пошкодженням» (CDP) стабільно перевершують простіші підходи Друкера–Прагера чи Віллама–Варнке, за умови, що їхні численні параметри налаштовані за цільовими лабораторними даними. Розглянуто особливі питання, що виникають у тонкостінних елементах і незнімній опалубці, а саме стійкість, об’єктивність сітки та поетапний тиск укладання, і проаналізовано п’ять сучасних прикладів, які демонструють найкращі практики. Огляд завершується рекомендаціями для практичних розрахунків і визначає нові тенденції, зокрема калібрування з використанням машинного навчання та фазово‑польове моделювання тріщин, що здатні докорінно змінити симуляцію бетону в комерційних системах розрахунку КЕ.
Удосконалені моделі пластичності з урахуванням руйнування та стратегії калібрування для точного скінченно‑елементного аналізу бетону без армування у тонкостінних конструкціях
Keywords: ANSYS modelling; finite elements; concrete; mesh; 3D-modelling; ANSYS моделювання; метод скінченних елементів; бетон; сітка; 3D-моделювання; TECHNOLOGY::Information technology; TECHNOLOGY::Materials science