Propostas de Índices de Dano Aplicáveis a Materiais Quasi-Frágeis Avaliados Utilizando o Método dos Elementos Discretos Formado por Barras

Abstract

O processo de dano em materiais quasi-frágeis é caracterizado pela perda de isotropia para certos níveis de carga, a localização de deformações, o efeito cooperativo entre regiões danificadas e a avalanche de rupturas são características particulares na medição do dano neste tipo de material. As características mencionadas criam diferentes formas de dissipação, que não são fáceis de representar utilizando métodos baseados na hipótese dos meios contínuos. No presente trabalho uma versão do método dos elementos discretos formado por barras (DEM) é empregado. Neste método a massa do contínuo é concentrada nos nós, interconectados por barras sem massa que possuem uma lei constitutiva uniaxial bilinear, que é usada para simular a ruptura da estrutura em estudo. A partir da discretização espacial indicada, é possível chegar a uma equação de movimento que é resolvida com um esquema explícito de integração numérica (diferenças finitas centrais). Neste método a fratura e a fragmentação são levadas em conta em forma natural, já que as barras que rompem durante o processo são desativadas, respeitando o balanço energético. A distribuição dos nós permite formar uma treliça tridimensional regular. É possível introduzir aleatoriedade no modelo considerando as propriedades do material como campos espaciais aleatórios com distribuição de probabilidades de Weibull e comprimento de correlação conhecido. No trabalho são analisadas estruturas simples sobre as quais se aplicam solicitações que produzem diversos tipos de dano. Diferentes índices são apresentados para realizar a medição do dano. O desempenho dos índices e a maneira com que eles ajudam na interpretação da evolução do dano são discutidos nesse trabalho.