Cohesive fracture evaluation in brittle materials using the BEMCRACKER2D Software

Abstract

Compreender e prever o comportamento de fissuras em materiais frágeis, como o concreto, é essencial para evitar falhas estruturais e garantir a longevidade e a segurança das estruturas de engenharia. Este estudo utiliza a Mecânica da Fratura Elástica Linear (LEFM) e o Método do Elemento de Contorno Duplo (DBEM) para avaliar os efeitos das fraturas coesivas no deslocamento de abertura de trincas e no crescimento de trincas em materiais frágeis, com ênfase específica no concreto. O programa BEMCRACKER2D desenvolvido internamente, juntamente com a interface gráfica BEMLAB2D, forma o núcleo da metodologia de análise. A metodologia envolve uma avaliação detalhada das fraturas coesivas no concreto que são simuladas usando o modelo de trinca fictícia, em que a zona de fratura é representada por forças coesivas, modeladas por meio de curvas lineares e bilineares que atuam nas superfícies da trinca. Essa abordagem permite uma simulação diferenciada do processo de fratura, capturando as interações complexas dentro do material à medida que a trinca se propaga. Para verificar e validar a metodologia adotada, dois exemplos clássicos da literatura sobre materiais frágeis foram cuidadosamente selecionados. Esses exemplos fornecem cenários de referência que são bem documentados, permitindo uma comparação rigorosa dos resultados da simulação com dados estabelecidos. A precisão e a confiabilidade do programa BEMCRACKER2D foram demonstradas por meio desses exemplos, mostrando que o programa pode prever o comportamento de trincas com um alto grau de precisão. As descobertas destacam o potencial do BEMCRACKER2D como uma ferramenta valiosa para a análise de fraturas coesivas em materiais frágeis. Sua capacidade de modelar e prever com precisão o crescimento e o deslocamento de trincas não apenas reforça sua aplicabilidade em pesquisas acadêmicas, mas também sugere aplicações práticas significativas em projetos de engenharia e avaliações de segurança.