Tesis doctoral de Diego Fernando Mora Méndez
Materiales fabricados a partir del cemento, tales como morteros y hormigones se comportan de forma frágil bajo tracciones. La adición de fibras cortas a tales matrices mejora de forma drástica su tenacidad. Generalmente, se acepta que las fibras contribuyen principalmente a la respuesta postcrítica del material compuesto debido al ¿bridging effect¿ y también al aumento de la resistencia ante la apertura de las fisuras. por otro lado, la teoría multicampo es una herramienta matemática que permite describir materiales qe contienen subestructuras complejas. Esta subestructura influye en comportamiento macroestructural de modo drástico. Bajo este marco de referencia matemático, materiales como los compuesto hormigón pueden ser considerados un continuo con microestructura. Por lo tanto la teoría de la mecánica de daño continuo es aplicable a este tipo de materiales. una formulación basada en la teoría del medio continuo con microestructura se desarrolla para modelizar el comportamiento mecánico de los compuestos de hormigón de alto desempeño con fibras orientadas de modo aleatorio. Esta formulación considera al continuo con microestructura, en el cual la microestructura tiene en cuenta el proceso de adherencia entre la fibra y la matriz, que ha sido reconocido por varios autores como el principal mecanismo responsable del incremento de la ductilidad del materiales cuasi-frágiles. En efecto, las intercaras entre la matriz y la fibra son un factor condicionante en el diseño de materiales compuestos sometidos a tracción. Sin embargo, una intercara muy resistente puede generar concentración de tensiones en el frente de una fisura que se aproxima a esta. De acuerdo con namaan, las propiedades de la intercara fibra-matrix pueden ser mejoradas, modificando la rugosidad de la fibra a largo de su longitud o induciendo en esta deformaciones mecánicas. Por lo cual, la premisa del modelo es tener en consideración un microcampo que represente el desplazamiento fibra-matriz. esta tesis incluye los aspectos computacionales del modelo que describe el compuesto de hormigón reforzado con fibras cortas (hpfrcc). Para simular el material compuesto, se utiliza una discretización mediante elementos finitos para resolver el sistema de ecuaciones dado por la aproximacion multicampo empleada en este caso particular. Dos discretizaciones son incluidas: el desplazamiento macroestructural estándar y el desplazamiento micromórfico. Adicionalmente, se presenta el procedimiento desacoplado propuesto para la integración del sistemas de ecuaciones. la iniciación del proceso de fractura en el hpfrcc, se identifica, desde el punto de vista constitutivo, como el comienzo de la localización de las deformaciones. En este caso particular, la localización depende de las propiedades mecanicas de todos los componentes. Como criterio de localizacion se considera el análisis de bifurcación en combinación con la técnica de inyección de modos de deformación presentado por oliver et al. Este consiste en inyectar modos específicos de localización, mediante una formulación mixta, a aquellos elementos pertenecientes a la trayectoria que capturará la fisura. De este modo, es posible remediar problemas de dependencia respecto a la malla. la validación del modelo se realiza contrastando los resultados de la simulaciones con datos experimentales. Los resultados numéricos de la formulación propuesta permiten ilustrar dos aspectos relevantes de esta: 1) el papel que desempeña el mecanismo de adherencia en el comportamiento de endurecimiento presente en hpfrcc después de la fisuración y 2) el papel que desempeña la formulación de elementos finitos al capturar la localización de los desplazamientos en el estado postcrítico.
Datos académicos de la tesis doctoral «Multifield-based modeling of material failure in high performance reinforced cementitious composites«
- Título de la tesis: Multifield-based modeling of material failure in high performance reinforced cementitious composites
- Autor: Diego Fernando Mora Méndez
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 26/04/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Francisco Javier Oliver Olivella
- Tribunal
- Presidente del tribunal: sergio horacio Oller martínez
- gí¼nther Meschke (vocal)
- (vocal)
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