Materiales Cohesivo Friccionales Bajo Confinamiento Elevado

Abstract

Existe en la bibliografía una gran cantidad de trabajos desarrollados por distintos investigadores relacionados con la descripción del comportamiento de materiales de tipo cohesivo friccionales como hormigón, cerámicos, etc., frente a cargas explosivas. Estos trabajos involucran tanto ensayos experimentales como diversos modelos constitutivos, formulados con el propósito de reproducir numéricamente el comportamiento observado experimentalmente. Sin embargo, los modelos constitutivos no han alcanzado aún el nivel de sofisticación adecuado. La mayoría de los enfoques modela sólo la dependencia de la velocidad de deformación o están inspirados en relaciones constitutivas para aleaciones y cerámicos ya existentes, donde se supone una separación entre las partes hidrostática y desviadora de las relaciones tensión-deformación. Ninguno de estos modelos simula adecuadamente el efecto “brisance” en materiales de tipo cohesivo-friccionales.
Por otro lado, en los últimos años han aparecido programas para la resolución de problemas ingenieriles complejos con no linealidades fuertes tales como impacto y explosiones con posibilidades de análisis de interacción fluido-estructura totalmente acoplado, como así también la simulación de
sólidos, fluidos y gases usando poderosas técnicas numéricas. Sin embargo, el procedimiento denominado “erosión” normalmente usado en estos programas para remover celdas muy deformadas, una vez superado un cierto criterio, no representa una modelación de un fenómeno físico, sino un remedio numérico para solucionar la gran distorsión que pueden causar grandes deformaciones de la malla.
En este trabajo se realiza un análisis de la capacidad de los distintos modelos disponibles en la bibliografía para reproducir el comportamiento de sólidos cohesivo friccionales bajo cargas explosivas. En particular, se estudia la respuesta del material cuando está sometido a compresión triaxial con altas presiones de confinamiento. A tal efecto, se presenta la extensión y modificación de un modelo de plasticidad y daño acoplados que permite un ajuste adecuado para el rango de presiones mencionado. Los resultados numéricos obtenidos utilizando este modelo se comparan con resultados
experimentales existentes.