Modelo de elemento finito con discontinuidades embebidas para la simulación computacional de falla dúctil en materiales gobernados por leyes tipo J2

P.J. SÁNCHEZ, V. SONZOGNI, A.E. HUESPE

Belém, Pará, Brazil

Congreso; XXVII Iberian Latin American Congress on Computational Methods in Engineering (CILAMCE 2006); 2006

Brazilian Association for Computational Mechanics (ABMEC) and the Iberian Latin American Association for Computational Methods in Engineering (AMC)

El uso de elementos finitos con modos mejorados (embebidos) de deformación ha ganado un creciente interés y popularidad en el contexto de la mecánica computacional de falla material. En particular, mucho esfuerzo se ha dedicado al planteo y formulación de los denominados modelos discretos-cohesivos en aplicaciones de fractura cuasi frágil. En este trabajo presentamos una extensión de tales aproximaciones discretas para simular numéricamente mecanismos de falla dúctil, inducidos típicamente por la acumulación de deformaciones plásticas, altamente localizadas, en forma de bandas de corte. Se propone para tal fin el desarrollo de elementos finitos símplices, cuyas funciones de interpolación (lineales) se enriquecen cinemáticamente mediante la incorporación explícita de modos discontinuos en desplazamientos, siguiendo una estrategia particular conocida como Aproximación por Discontinuidades Fuertes del Continuo (CSDA). Para salvar las deficiencias que poseen los elementos de bajo orden en problemas de plasticidad, fundamentalmente si el flujo plástico es púramente desviador (régimen cuasi incompresible), se utiliza un esquema estabilizado mixto (desplazamiento-presión) formulado en el marco teórico del método de sub-escalas ortogonales. Para mostrar el desempeño numérico de la formulación propuesta, se estudian dos ejemplos bidimensionales en donde la falla está asociada a la generación de un mecanismo de colapso de tipo deslizamiento, el cual propaga en el medio inicialmente continuo. Se presentan comparaciones con soluciones numéricas alternativas.