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1	Thermo-mechanical coupled damage behavior of pre-damaged rock sculptures and monuments - laboratory experiments and numerical simulations Li, Jun 22 September 2017 (has links) (PDF) Cotttaer sandstone is a quite popular material used for sculptures and monuments for almost 1,000 years. Such sculptures and monuments will be damaged after several years. The reasons for that could be different: mechanical damage due to carving by sculptors, expansion stresses due to salt crystallization or temperature change. Damages also happen sometimes after inappropriate consolidation. Cottaer sandstone before and after consolidation was investigated by lab testing and numerical simulations in this thesis. The aim is to develop a simulation strategy which can simulate the thermomechanical coupled damage behavior at grain size level. The main research works of this thesis are as follows: Uniaxial compression tests, Brazilian tension tests and size effect tests were carried out to investigate the mechanical parameters of original Cottaer sandstone. Ultrasonic wave velocity measurement and special biaxial flexural tests were carried out to determine how deep the consolidation material penetrates and how much strength of sandstones is increased by using two different injection materials. A Voronoi-based numerical simulation strategy was developed which considers grain size, grain shape and pore size. Mineral components, intra- and inter-granular contacts and intra- and inter-granular fracturing were considered as well. Uniaxial compression tests and Brazilian tension tests of unconsolidated sandstone were simulated. This simulation strategy can capture inter- and intra-granular fracturing. *Prediction of thermo-mechanical coupled behavior of consolidated and unconsolidated sandstone samples was performed. The simulation results show that thermal properties of grains and filled pores have influence on temperature distribution and fracture development in the sandstone. Also, thermal induced displacements are strongly influenced by boundary condition. Sandstein VCM Voronoi grain shape temperature Sandstone VCM Voronoi Korngestalt Temperatur ddc:624 Cotta Sandstein Konservierung Restaurierung Thermomechanische Eigenschaft Thermophysikalische Eigenschaft Elbsandsteingebirge Steinkonservierung Temperaturabhängigkeit Werkstein Verfestigung Modellierung
2	Thermo-mechanical coupled damage behavior of pre-damaged rock sculptures and monuments - laboratory experiments and numerical simulations: Thermo-mechanical coupled damage behavior of pre-damaged rock sculptures and monuments - laboratory experiments and numerical simulations Li, Jun 13 September 2017 (has links) Cotttaer sandstone is a quite popular material used for sculptures and monuments for almost 1,000 years. Such sculptures and monuments will be damaged after several years. The reasons for that could be different: mechanical damage due to carving by sculptors, expansion stresses due to salt crystallization or temperature change. Damages also happen sometimes after inappropriate consolidation. Cottaer sandstone before and after consolidation was investigated by lab testing and numerical simulations in this thesis. The aim is to develop a simulation strategy which can simulate the thermomechanical coupled damage behavior at grain size level. The main research works of this thesis are as follows: Uniaxial compression tests, Brazilian tension tests and size effect tests were carried out to investigate the mechanical parameters of original Cottaer sandstone. Ultrasonic wave velocity measurement and special biaxial flexural tests were carried out to determine how deep the consolidation material penetrates and how much strength of sandstones is increased by using two different injection materials. A Voronoi-based numerical simulation strategy was developed which considers grain size, grain shape and pore size. Mineral components, intra- and inter-granular contacts and intra- and inter-granular fracturing were considered as well. Uniaxial compression tests and Brazilian tension tests of unconsolidated sandstone were simulated. This simulation strategy can capture inter- and intra-granular fracturing. *Prediction of thermo-mechanical coupled behavior of consolidated and unconsolidated sandstone samples was performed. The simulation results show that thermal properties of grains and filled pores have influence on temperature distribution and fracture development in the sandstone. Also, thermal induced displacements are strongly influenced by boundary condition. info:eu-repo/classification/ddc/624 ddc:624
3	Gesteinsmechanische Versuche und petrophysikalische Untersuchungen – Laborergebnisse und numerische Simulationen Baumgarten, Lars 26 May 2016 (has links) (PDF) Dreiaxiale Druckprüfungen können als Einstufenversuche, als Mehrstufenversuche oder als Versuche mit kontinuierlichen Bruchzuständen ausgeführt werden. Bei der Anwendung der Mehrstufentechnik ergeben sich insbesondere Fragestellungen hinsichtlich der richtigen Wahl des Umschaltpunktes und des optimalen Verlaufs des Spannungspfades zwischen den einzelnen Versuchsstufen. Fraglich beim Versuch mit kontinuierlichen Bruchzuständen bleibt, ob im Versuchsverlauf tatsächlich Spannungszustände erfasst werden, welche die Höchstfestigkeit des untersuchten Materials repräsentieren. Die Dissertation greift diese Fragestellungen auf, ermöglicht den Einstieg in die beschriebene Thematik und schafft die Voraussetzungen, die zur Lösung der aufgeführten Problemstellungen notwendig sind. Auf der Grundlage einer umfangreichen Datenbasis gesteinsmechanischer und petrophysikalischer Kennwerte wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches das Spannungs-Verformungs-, Festigkeits- und Bruchverhalten eines Sandsteins im direkten Zug- und im einaxialen Druckversuch sowie in dreiaxialen Druckprüfungen zufriedenstellend wiedergibt. Das Festigkeitsverhalten des entwickelten Modells wurde in Mehrstufentests mit unterschiedlichen Spannungspfaden analysiert und mit den entsprechenden Laborbefunden verglichen. Gesteinsprobe Prüfkörper Postaer Sandstein Laborprüfungen Petrophysikalische Untersuchungen Einaxialer Druckversuch Dreiaxialer Kompressionsversuch Einstufentest Mehrstufentechnik Spannungspfad Kontinuierliche Bruchzustände Continuous-Failure-State-Triaxial-Test Zugfestigkeitsprüfungen Scherversuch Spaltzugversuch Biegezugversuch Belastungsrichtung Ultraschalllaufzeitmessung Dehnwellen-Resonanzverfahren Kathodolumineszenz-Mikroskopie Gesteinkenngrößen Gesteinsmechanische Parameter Rohdichte Reindichte Porosität Dünnschliffanalyse Sphärizität Korngrößenverteilung Festigkeitskennwerte Höchstfestigkeit Spitzenfestigkeit Restfestigkeit Anisotropie Arbeitskurven Spannungs-Dehnungs-Verhalten Nachbruch Bruchbilder Verformungskennwerte Statischer Elastizitätsmodul Dynamischer Elastizitätsmodul Verformungsmodul Querdehnungszahl Impuls-Laufzeit Wellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit Numerische Modellierung Simulationsrechnung PFC-3D Kugelmodell Clump Partikelarrangement Parameterkalibrierung Parallel Bond Mikrobruch Rissausbreitung elastische Wellen rock sample test specimen sandstone uniaxial compression test triaxial compression test unconfined compression test multiple failure state test continuous failure state test tensile splitting strength shear test bending test pulse velocity ultrasonic elastic constants Young’s modulus of elasticity modulus of deformation Poisson’s ratio post failure stress-strain behaviour real density apparent density grain-size distribution porosity flexural strength peak strength residual strength anisotropy fracture pattern micro-crack pulse-propagation velocity clump sphere model parallel bond crack propagation numerical modelling simulation elastic wave PFC-3D parameter calibration particle arrangement ddc:624 Posta Sandstein Gesteinsprobe Mechanische Eigenschaft Petrophysik Elastizität Werkstein Druckversuch Zugversuch Kennzahl Experiment Numerisches Modell
4	Gesteinsmechanische Versuche und petrophysikalische Untersuchungen – Laborergebnisse und numerische Simulationen Baumgarten, Lars 25 November 2015 (has links) Dreiaxiale Druckprüfungen können als Einstufenversuche, als Mehrstufenversuche oder als Versuche mit kontinuierlichen Bruchzuständen ausgeführt werden. Bei der Anwendung der Mehrstufentechnik ergeben sich insbesondere Fragestellungen hinsichtlich der richtigen Wahl des Umschaltpunktes und des optimalen Verlaufs des Spannungspfades zwischen den einzelnen Versuchsstufen. Fraglich beim Versuch mit kontinuierlichen Bruchzuständen bleibt, ob im Versuchsverlauf tatsächlich Spannungszustände erfasst werden, welche die Höchstfestigkeit des untersuchten Materials repräsentieren. Die Dissertation greift diese Fragestellungen auf, ermöglicht den Einstieg in die beschriebene Thematik und schafft die Voraussetzungen, die zur Lösung der aufgeführten Problemstellungen notwendig sind. Auf der Grundlage einer umfangreichen Datenbasis gesteinsmechanischer und petrophysikalischer Kennwerte wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches das Spannungs-Verformungs-, Festigkeits- und Bruchverhalten eines Sandsteins im direkten Zug- und im einaxialen Druckversuch sowie in dreiaxialen Druckprüfungen zufriedenstellend wiedergibt. Das Festigkeitsverhalten des entwickelten Modells wurde in Mehrstufentests mit unterschiedlichen Spannungspfaden analysiert und mit den entsprechenden Laborbefunden verglichen. info:eu-repo/classification/ddc/624 ddc:624

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