Contribuciones a la simulación numérica del fallo material en medios tridimensionales mediante la metodología de discontinuidades fuertes de continuo
Contribuciones a la simulación numérica del fallo material en medios tridimensionales mediante la metodología de discontinuidades fuertes de continuo
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对连续三维不连续方法论中法洛材料数值模拟的贡献
DOI：
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发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
S. Ibáñez
中科院分区：
文献类型：
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作者：
S. Ibáñez
Este trabajo 提出了一种重新制定方法，以对结构材料的数值模拟进行连续的连续模拟。 Contabilidad de los resultados obtenidos。连续中断的方法 [51]-[52] 是一种近似数值的变形局部化方法。与离散近似相反，请使用连续张力变形格式来描述材料的处理过程。感谢对电影问题和模型的调整进行调整（重新解释），以保证模型的分散性Dada por la densidad superficial de energía de fractura [53]。附加，使用算法技巧捕捉和管理变形本地化的表面信息，允许中止多重分析问题的分析 [58]。 数值分析的稳健性和数值分析的最佳效果是采用模拟公式电影一致和新整合的公式，命名为 IMPL-EX，确保对问题中的操作员算法进行积极的定义。数字结果的稳定性和新的误差控制算法的中值调整Esquema de limitación de la longitud de arco。计算 IMPL-EX 集成的具体算法。根据定义的公式应用和断裂力学特性的研究：对名义抗力影响的研究(efecto tamaño) y el estudio/medición de la longitud de procesamiento de fractura.Por último se Presentan una serie de ensayos numéricos delfallomaterial en estructuras triDimensiones.三个组之间的划分： ensayos donde el modo defallo predominante es en modo I、 ensayos donde el modo defallo predominante es de deslizamiento (analisis de taludes) 和 ensayos donde el modo defallo moviliza mecanismos resistores triDimensiones (analisis del efecto arco en presas con)简单 y 双曲率）。
这项工作提出了应用于结构材料失效数值模拟的连续强不连续方法的重新表述。追求的目标是提高这种数值分析的稳健性。它还提供了一套保证结果准确性的工具。连续强间断方法再现了材料软化引起的应变局部化现象。与离散方法相反，该方法使用连续应力-应变格式来描述材料耗尽的整个过程。由于问题的运动学和软化模量的正则化（重新解释），可以保证材料模型的耗散由断裂能的表面密度给出。此外，使用类热算法来捕获和管理应变局部化表面使得处理多裂缝问题的数值研究成为可能。通过采用对称运动学一致公式并制定新的积分方案（称为IMPL-EX），确保问题中的算法切线算子保持正定，提高了数值分析的鲁棒性。数值结果的准确性是通过误差控制算法和新的弧长方法来实现的。这两种算法是专门为积分方案 IMPL-EX 开发的。该公式已应用于断裂力学中两种特征现象的研究：几何可比结构中的尺寸效应研究和断裂加工长度的研究/测量。最后，给出了三维结构中材料失效的一系列数值示例。这些例子分为三组：破坏模式主要为模式 I 的例子、破坏模式主要为滑动的例子（斜坡分析）以及破坏模式涉及三维抵抗机制的例子（双曲率或单曲率坝的拱效应分析）。
Este trabajo presenta una reformulación de la metodología de discontinuidades fuertes de continuo para la simulación numérica del fallo material de estructuras.Los objetivos buscados han sido mejorar la robustez de este tipo de análisis numérico y proporcionar una serie de herramientas que garanticen la contabilidad de los resultados obtenidos. La metodología de discontinuidades fuertes de continuo [51]-[52] es una aproximación numérica al fenómeno de la localización de deformaciones por ablandamiento. Al contrario de las aproximaciones discretas, utiliza un formato continuo tensión-deformación para describir todo el proceso de agotamiento del material.Gracias a una regularización (reinterpretación) de la cinemática del problema y del módulo de ablandamiento se garantiza que la disipación del modelo venga dada por la densidad superficial de energía de fractura [53]. Adicionalmente, la utilización de un algoritmo tipo térmico de captura y gestión de las superfícies de localización de deformaciones permite abordar el análisis de problemas con multisuración [58].La mejora en la robustez del análisis numérico se ha conseguido adoptando la formulación simétrica cinemáticamente consistente y formulando un nuevo esquema de integración, denominado IMPL-EX, que garantiza la defnición positiva de los operadores algorítmicos que intervienen en el problema.La contabilidad en el resultado numérico se asegura mediante un algoritmo de control del error cometido y mediante un nuevo esquema de limitación de la longitud de arco. Estos dos algoritmos han sido desarrollados especificamente para el esquema de integración IMPL-EX.La formulación así definida ha sido aplicada en el estudio de dos fenómenos propios de la mecánica de la fractura: el estudio de la influencia del tamaño de una estructura en su resistencia nominal (efecto tamaño) y el estudio/medición de la longitud de procesamiento de fractura.Por último se presentan una serie de ensayos numéricos del fallo material en estructuras tridimensionales. Estos ensayos se dividen en tres grupos: ensayos donde el modo de fallo predominante es en modo I, ensayos donde el modo de fallo predominante es de deslizamiento (análisis de taludes) y ensayos donde el modo de fallo moviliza mecanismos resistentes tridimensionales (análisis del efecto arco en presas con simple y doble curvatura).
This work presents a reformulation of the Continuum Strong Discontinuity Approach applied to the numerical simulation of material failure in structures. The goal pursued has been the improvement of the robustness of this kind of numerical analysis. It has also provided a set of tools that guarantees the accuracy of the results.The Continuum Strong Discontinuity Approach reproduces the strain localization phenomenon due to the material softening. As opposed to the discrete approaches, this methodology uses a continuum stress-strain format to describe the whole process of the material exhaustion. Thanks to the regularization (reinterpretation) of the kinematics of the problem and the softening modulus it is guaranteed that the dissipation of the material model is given by the superficial density of fracture energy. Additionally, the use of a thermal-like algorithm to capture and manage the strain localization surfaces makes possible to deal with the numerical study of multi-fissure problems.The improvement of the robustness in the numerical analysis has been achieved by adopting the symmetric kinematically consistent formulation and formulating a new integration scheme, called IMPL-EX, that assures that the algorithmic tangent operators in the problem remain positive definite. The accuracy of the numerical result has been accomplish by an error-control algorithm and by a new arc-length method. This two algorithms have been developed specifically for the integration scheme IMPL-EX.This formulation has been applied to the study of two characteristic phenomena in fracture mechanics: the study of the size effect in geometrically comparable structures and the study/measurement of the fracture processing length.Finally, a series of numerical examples of material failures in three-dimensional structures is presented. These examples have been divided in three groups: examples in which the failure mode is predominantly in mode I, examples in which the failure mode is predominantly a sliding (analysis of slopes) and examples in which the failure mode involves three-dimensional resistant mechanisms (analysis of the arch effect in double or simple curvature dams).