Ruptura e efeito de escala em materiais não-homogêneos de comportamento frágil

Abstract

Um modelo discreto dinâmico em treliça, com caráter probabilístico, é desenvolvido e empregado na representação do fenômeno de ruptura de matérias não-homogêneos. Para os elementos é adotada um relação constitutiva bilinear com “strain-softening”, sendo que este efeito é ajustado de modo a se ter uma invariância, como o nível de discretização, do consumo de energia durante a ruptura. Os resultados são obtidos através de uma integração numérica explícita das equações de equilíbrio, pelo método de diferenças finitas centrais. Esta técnica permite análises onde ocorram movimentos de corpo rígido, típicos de fase pós-ruptura. O modelo mostra-se capaz de permitir simulações através das quais se obtêm informações como velocidade e geometria da propagação de fraturas, tensões críticas de ruptura e influência da velocidade de aplicação dos carregamentos. Enfoque especial é dado ao efeito de escala, devido à possibilidade de obtê-lo tanto em problemas básicos da Mecânica Elástica Linear das Fraturas, onde existe uma fissura inicial definida, como em situações nas quais se tem um corpo suposto intacto, mas cujas propriedades mecânicas variam através de seu volume.