Continuous and Discontinuous Modeling of Failure for Quasi-brittle Materials in Mode I and Mixed Mode (I+II)

Abstract

Este trabalho formulou e implementou abordagens contínuas e descontínuas para prever falhas em materiais quase-frágeis com comportamento de fratura em modo I e modo misto (I+II). A abordagem contínua consiste em um modelo de dano baseado na termodinâmica de processos irreversíveis, e a abordagem descontínua combina as vantagens do Modelo de Zona Coesa através da lei de Park-Paulino-Roesler e o Método dos Elementos Finitos Generalizados. As leis de evolução do dano são baseadas apenas em parâmetros físicos da mecânica da fratura, que podem ser obtidos através de testes de fratura e resistência sem a necessidade de calibração adicional, e a lei de Park-Paulino-Roesler pode ser aplicada para vários tipos de modos de fratura. Ambas as abordagens foram testadas e validadas comparando resultados para vários problemas de referência em modo I e modo misto encontrados na literatura. A comparação mostrou a eficiência e precisão das abordagens propostas em prever a resistência à tração e toda a resposta de carga-deslocamento dos experimentos para vários níveis de refinamento de malha, incluindo malhas muito grosseiras. O resultado desta tese é uma ferramenta robusta capaz de simular estruturas complexas feitas de materiais quase-frágeis para vários tipos de modos de fratura.