Análisis Mesoestructural de Materiales Cuasifrágiles: Nuevos Desarrollos y Aplicaciones

Abstract

Durante los últimos años, los autores junto con otros miembros del grupo de
investigación de la ETSECCPB.UPC han venido desarrollando un modelo mesoestructural
para materiales cuasifrágiles. La modelización consiste básicamente en representar
explícitamente la microestructura de primer nivel del material (a veces también llamada
mesoestructura), caracterizada por la geometría y propiedades de sus componentes
individuales. La muestra resultante se discretiza para el análisis numérico mediante el Método
de los Elementos Finitos. Un aspecto distintivo del análisis propuesto es el elemento junta o
interfase de espesor nulo. Elementos de este tipo se introducen sistemáticamente en la malla
entre elementos finitos standard, de modo que las posibles trayectorias de fisuras más
significativas se encuentren incluidas a priori en la discretización. Los resultados iniciales
obtenidos para hormigón han permitido reproducir el comportamiento experimental para
distintas situaciones de carga, tales como tracción y compresión uniaxial, biaxial, ensayo
brasileño, etc. Posteriormente, el modelo se ha aplicado en otros materiales cuasifrágiles
como el hueso poroso, y en estudios de producción de arena en explotaciones petrolíferas. En
este artículo se muestran algunos de los desarrollos y aplicaciones más recientes del modelo,
los cuales permiten apreciar la potencialidad de la metodología empleada. En hormigón se
presentan resultados de la simulación del comportamiento de fluencia y retracción por secado,
para lo cual se incorpora la influencia del tiempo en la ley constitutiva de junta y un análisis
de la difusión de humedad. También se presenta el análisis del comportamiento anisótropo del
hueso trabecular bajo cargas con distinta orientación respecto de los ejes de ortotropía, y
finalmente se muestran algunos aspectos importantes de la simulación del comportamiento de
producción de arena ("rock sanding") en pozos petrolíferos.