MODELACIÓN VARIACIONAL DE LA FRACTURA EN MATERIALES CUASI-FRÁGILES (PICT 2011-0094, 2012 a 2015 )

Investigadores Responsables: Dra Mariela Luege y PhD Antonio Orlando

Palabras clave:

Fractura, Materiales Cuasi-Frágiles, Fuerzas Cohesivas, Anisotropía, Segmentación de Imágenes.

Resumen

Recientemente, se ha propuesto un enfoque novedoso para la mecánica de fractura basada en la minimización global de un funcional tipo Griffith, compuesto por un término volumétrico y otro superficial de energía. A diferencia del criterio de Griffith, basado inherentemente en la energía, este nuevo criterio enfoca el tratamiento de la fractura estrictamente desde el punto de vista del cálculo variacional. Usa ideas de minimización de energía teniendo en cuenta la naturaleza singular de los campos de fractura y las diversas formas en que la fractura se puede iniciar. La fortaleza de este enfoque radica en que establece un marco de trabajo consistente, tanto desde el punto de vista teórico como computacional. Más aún, la iniciación de la fractura, la ramificación, la identificación del camino de la misma y la interacción entre las múltiples fisuras se obtienen en forma natural de esa formulación, y son el resultado de la competencia entre el nucleación de fisuras y la liberación de energía elástica del material circundante, modelados por la energía volumétrica y de superficie respectivamente. A partir de estos modelos de fractura, se pueden obtener modelos enriquecidos, incluyendo más información proveniente de la física del problema en los dos términos energéticos. Aunque es prometedor en las premisas, este modelo se ha aplicado en la práctica solamente a casos simples donde es posible establecer una convergencia variacional del funcional original en términos del funcional regularizado, más fácil de tratar analítica y computacionalmente. El principal objetivo de este trabajo es investigar desde un punto de vista numérico, la extensión del modelo variacional de la fractura a materiales más realistas como el hormigón, la mampostería y los materiales compuestos, e incluir energías de superficie más realistas. Se espera el desarrollo de nuevos algoritmos numéricos, que harán posible incluir la simulación de fractura en una rutina computacional y el desarrollo de un procedimiento basado en tal modelo variacional que permita la evaluación de estructuras cuya seguridad está gobernada por la aparición y propagación de fisuras críticas.