Simulação da propagação subcrítica de fissuras em materiais quase frágeis aplicando uma versão do método de elementos discretos formados por barras

ResumoHá numerosas aplicações de interesse tecnológico onde materiais de comportamento quase frágil, como é o caso de materiais cimentícios, rochas e materiais compostos formados pela mistura de cerâmicas com outras fases, são submetidos a cargas oscilantes e sofrem degradação das suas propriedades. Desenvolver ferramentas de análise que permitam entender e prever os mecanismos que governam esta degradação é um problema aberto na engenharia moderna. Neste contexto, no presente trabalho, se utiliza uma versão do método dos elementos discretos (DEM) formado por barras para explorar as possibilidades do mesmo na simulação dos mecanismos de degradação que ocorrem em materiais quase frágeis quando submetidos à fadiga. Simulações sobre corpos de prova de geometria simples são apresentadas e vários aspectos deste problema são discutidos, entre eles: é explorada a relação entre os parâmetros micro e macromecânicos do modelo empregado e como o efeito de escala é capturado e influi nesta relação. Os resultados preliminares apresentados deixam em evidência a potencialidade da metodologia proposta para compreender os micromecanismos de dano que ocorrem nos materiais quase frágeis e também para predizer sua evolução.

There are numerous applications, of technological interest, where materials of quasi‐brittle behavior, as in the case of cement‐based composite materials, rocks and composites formed by the mixture of ceramics with other phases, are subjected to oscillating loads and suffer degradation of its properties. To develop analysis tools that allow to understand and to predict this degradation governing mechanisms is an opened problem in modern engineering. In this context, in the present work, it is used a version of the discrete element method formed by beams to explore its possibilities in simulating the degradation mechanisms that occur in quasi‐brittle materials when subjected to fatigue. Simulations over simple geometry test subjects are presented and several aspects of this problem are discussed and among the problems: it is explored the relationship between micro and macro mechanic parameters of the used model and how the scale effect is captured and influences this relationship. The presented preliminary results show the potentiality of the proposed methodology to understand the micro mechanisms of damage that occur in quasi‐brittle materials and also to predict its evolution.