Modelagem do Desenvolvimento de Dano em Materiais Quase Frágeis Heterogênios Utilizando uma Versão do Método de Elementos Discretos Formados por Barras

Abstract

Na engenharia moderna, teorias de mecânica da fratura e fadiga já são amplamente utilizadas junto às técnicas de projeto tradicionais no dimensionamento de estruturas metálicas, geralmente de grande porte, incluindo as indústrias ferroviária, aeronáutica, naval, siderúrgica, petrolífera e nuclear. Em comparação, o estudo destes mecanismos de degradação mecânica aplicados a estruturas de material quase frágil, como materiais cementícios, rochas e materiais compostos formados pela mistura de cerâmicas com outras fases, ainda é incipiente. Desenvolver ferramentas de análise que permitam entender e prever os mecanismos que governam a degradação mecânica em estruturas de material quase frágil é um problema aberto na engenharia moderna. Neste contexto, no presente trabalho, se utiliza uma versão do método dos elementos discretos formado por barras para explorar as possibilidades do mesmo na simulação da degradação mecânica em corpos de material quase frágil submetidos à fadiga. São realizadas simulações sobre corpos de prova de geometria simples, observando a influência de parâmetros micromecânicos no comportamento macromecânico dos modelos. Se propõe estratégia para caracterizar a propagação de uma macro trinca em modo I, segundo a Lei de Paris, através de material quase frágil com heterogeneidade reduzida. Para material com heterogeneidade, caracteriza-se o comportamento em fadiga conforme a teoria clássica, fundamentada nas publicações de Wöhler e Basquin. Os resultados preliminares apresentados deixam em evidência a potencialidade da metodologia proposta para compreender os micromecanismos de dano que ocorrem nos materiais quase frágeis.