Implementação de modelo de dano isotrópico aplicado a problemas acoplados hidro-geomecânicos

• Ano de defesa: 2007
• Autor(a) principal: VASCONCELOS, Ramon Barboza de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Palavras-chave em Português: Poroelasticidade; Dano isotrópico; Variáveis de estado; Elementos finitos; Maciços rochosos
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/5613

O comportamento macroscópico de um material pode ser descrito através de modelos constitutivos adequados a capturar as feições estruturais observáveis durante as diversas etapas da solicitação mecânica. A resposta constitutiva de maciços rochosos revela que, para determinados níveis de carregamento, modelos hidro-mecânicos baseados nas teorias da poroelasticidade representam satisfatoriamente as condições de equilíbrio de tensões e de fluxo. Os indícios do surgimento e evolução de algumas estruturas tais como fissuras e a localização de deformações/tensões durante a escavação em rochas, por exemplo, requerem a adoção de modelos inelásticos, como os baseados na Mecânica do Dano Contínuo, formulados em consistência com os princípios da termodinâmica dos processos irreversíveis. A redução progressiva das propriedades mecânicas (rigidez e resistência) da matriz porosa e o aumento na permeabilidade, evidenciados experimentalmente, são os reflexos mais visíveis do processo de danificação de um meio rochoso. Uma etapa crucial da formulação matemática do modelo de danificação consiste na escolha de uma variável de dano, necessária à descrição do grau de degradação sofrida pelo material. A adoção de uma variável escalar (dano isotrópico), além da facilidade concernente à sua implementação numérica, apresenta resultados satisfatórios em muitos casos. Durante o processo de elaboração do modelo constitutivo de um material que se danifica foram introduzidas variáveis de estado necessárias para representar as diversas configurações de equilíbrio assumidas pelo maciço. Além disso, para o modelo de dano isotrópico implementado neste trabalho, definiu-se uma superfície de danificação descrita por meio de uma função de dano, elaborada tanto no espaço das tensões quanto no das deformações. Para calcular o valor do dano em cada estágio de carregamento, fez-se uso de variáveis internas em ambos os espaços. A formulação matemática do modelo de dano aqui desenvolvido foi executada no espaço das deformações, uma vez escolhido o estado de deformações do material para representar as variáveis observáveis. A etapa de aplicação do modelo de dano fez-se mediante modelagens hidro-geomecânicas conduzidas em formações rochosas (entre as quais o caso de uma perfuração de um poço horizontal) utilizando-se o código de elementos finitos CODE_BRIGHT. A análise dos resultados obtidos mostrou-se satisfatória e coerente com observações experimentais, dentro da abordagem mecânica adotada