Simulaςão do Comportamento Não Linear de Materiais Quase-Frágeis Via Elementos Finitos com Fissura Embebida

Abstract

No presente trabalho desenvolve-se um modelo constitutivo baseado na mecânica do dano contínuo para representar o comportamento de materiais que apresentam diferentes respostas quando solicitados à tração ou à compressão. Obtém-se uma representação constitutiva através da composição de modelos simples e específicos para tratar cada tipo de solicitação. O modelo combinado é capaz inclusive de lidar com carregamentos alternados (tração e compressão), envolvendo fechamento e reabertura de fissuras existentes. Para modelar o comportamento em compressão emprega-se o modelo constitutivo que tem como critério de degradação o segundo invariante do tensor de tensão desviador (critério de Von Mises ou J2). Para simular o aparecimento de fissuras de tração, usa-se o modelo de dano com critério de degradação baseado na energia de deformação da parte positiva do tensor de tensões efetivas. A integração dos modelos é feita com base em tensões efetivas associadas a duas escalas distintas (escala grosseira e refinada). O modelo é apto para representar a formação de descontinuidades no campo de deslocamento (descontinuidades fortes) em materiais quase-frágeis. Nesse caso, a região de localização de deformação (zona de processo da fratura) pode ser descrita pelo modelo de dano combinado, com lei de abrandamento de tensões (softening) exponencial, que estabelece dissipação compatível com a energia de fratura. A região contínua pode ser descrita pelo modelo de dano J2, com parâmetros ajustados com base no comportamento não linear à compressão. Para a validação do modelo proposto, analisam-se alguns testes básicos, focando a capacidade do modelo em representar os principais aspectos do comportamento de materiais quase-frágeis.