Aplicação de diferentes modelos peridinâmicos na simulação do processo de dano em materiais quase-frágeis

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Friedrich, Leandro Ferreira
• Orientador(a): Iturrioz, Ignacio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Materiais quase-frágeis; Fratura (Engenharia); Simulação numérica
• Palavras-chave em Inglês: Damage; Quasi-brittle materials; Peridynamic
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/291971

O processo de dano em materiais quase-frágeis é um fenômeno complexo e que acontece em diferentes escalas de comprimento. Este processo de degradação do material engloba a propagação, interação e coalescência de microfissuras e vazios para formar uma macro trinca, resultando na falha da estrutura. Mecanismos de tenacificação influenciam na forma e no crescimento da trinca principal, propiciando assim o surgimento de fenômenos típicos como a localização e o efeito de escala. Devido ao aumento da utilização em diversas áreas de materiais como concreto, rochas e polímeros reforçados com fibras, torna-se necessário compreender melhor o fenômeno da fratura e formas para a predição da falha em materiais quase-frágeis. Neste contexto, a presente Tese tem por objetivo o estudo do processo de dano em materiais quase-frágeis utilizando diferentes modelos Peridinâmicos. A teoria Peridinâmica é uma reformulação da mecânica clássica do contínuo, onde as equações são escritas na forma de integrais de força ao invés de equações diferenciais parciais. Dessa forma, a teoria é adequada para lidar com problemas envolvendo a transição do contínuo para o descontínuo. No entanto, no contexto de materiais quase-frágeis, a aplicação da peridinâmica na simulação do processo de dano destes materiais é incipiente e ainda carece de maiores estudos. Dessa forma, esta tese apresenta três modelos peridinâmicos para a simulação de materiais quase-frágeis que levam em conta diferentes mecanismos de dano e a ação de cargas estáticas e cíclicas. Tais modelos são validados utilizando diferentes campanhas experimentais disponíveis na literatura. Os resultados mostram que os modelos propostos são capazes de capturar as características intrísecas de materiais quase-frágeis como a iniciação, propagação e o comportamento de softening pós-pico. Em relação a ação de cargas cíclicas, o modelo é capaz de capturar os expoentes da lei de Paris, típico de materiais quase-frágeis. Além disso, as configurações de rupturas observadas numericamente estão em boa concordância com aquelas observadas experimentalmente.