Modeling the stress-strain behavior of Bamboo under cyclic uniaxial loading

D. S. Fozao, E. A. Foudjet, A. Kouam, D. Fokwa

Résumé


Abstract
This paper presents a series of cyclic uniaxial compressive loading tests carried out on cylindrical samples of bamboo, in order to develop unloading and reloading stress-strain models. Two bamboo species from Congo Basin, the Bambusa vulgaris and Oxytenantera abyssinica were used for these experiments.
It is found from the test results that the unloading and reloading do not essentially change the shape of the envelope curves of the stress-strain relations and that to predict models for an unloading and a reloading path, the plastic strain, the unloading strain, the strain at yield, the unloading stress, the initial tangent modulus and the tangent modulus at zero stress (after specimen is completely unloaded) are the controlling parameters. These controlling parameters were analyzed based on the data obtained from test results to propose empirical relations for the unloading and reloading curves. Two empirical relations, one an exponential type relation and the other a power type relation are proposed to idealize the unloading path while the reloading curve is idealized as a combination of a parabolic curve and a straight line. The proposed unloading and reloading stress-strain models were compared to the tests results and the comparison showed that the predicted unloading and reloading stress-strain relations provide a good agreement with the test data. The empirical relations proposed are adapted from those for plain concrete under similar loading.
 

Résumé
Cet article présente une série d'essais de compression axiale cyclique sur les essences de bambou de chine en vue de développer des modèles de contrainte et déformation pour des cycles de charge et de décharge de ce matériau. Deux essences de bambou de la forêt du Bassin du Congo ont été utilisées pour réaliser ces essais. Il s'agit du Bambusa vulgaris et Oxytenantera abyssinica.
Il a été prouvé que la forme de la courbe enveloppe de la relation contrainte-déformation n'est pas influencée par les cycles de charge et de décharge et que pour proposer les modèles pour les trajets différents de charge et de décharge, la déformation plastique, la déformation de contrainte de déchargement, la déformation de limite d'élasticité, la contrainte de déchargement, le module d'Young initial et le module d'Young tangent à la contrainte zéro (lorsque l'échantillon est complètement déchargé) sont des paramètres essentiels. Ces paramètres essentiels ont été analysés suivant les données obtenues des résultats des essais de laboratoire en vue de proposer les relations empiriques pour les courbes de charge et de décharge. Deux relations empiriques, une de forme parabolique et l'autre de forme exponentielle, ont été proposées pour idéaliser la courbe de décharge alors qu'une combinaison d'une relation parabolique et une relation linéaire ont été utilisées pour idéaliser la courbe de recharge. Les modèles proposés pour les relations contrainte-déformation ont été comparés aux résultats des essais et cette comparaison a montré que les modèles proposés s'accordent très bien avec les résultats des essais. Les relations empiriques ont été adaptées des relations utilisées pour modéliser le béton cyclopéen soumis aux mêmes types de chargement uniaxial de compression cyclique.


Mots-clés


modeling; uniaxial compression; cyclic; bamboo; unloading path; reloading path; plastic strain; empirical relation

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