Aplicación de la formulación basada en bonds de la teoría peridinámica a la mecánica de fractura

Abstract

El estudio de estructuras que presentan fisuras y la respuesta que brindan los materiales en estas circunstancias se puede realizar mediante los fundamentos que brinda la mecánica de fractura. La misma cuantifica la combinación crítica de tres variables: la tensión aplicada, la tenacidad a la fractura y el tamaño del defecto. La tenacidad es la propiedad del material que caracteriza el comportamiento ante la falla y su valor es medido con los denominados parámetros fractomecánicos, por lo que resulta fundamental para el diseño contra la fractura poder determinarlos. Dos de los parámetros fractomecánicos más utilizados son la energía específica de fractura y el factor de intensidad de tensiones. La teoría peridinámica es una reformulación de la descripción matemática básica de la mecánica del continuo en la cual se utilizan las mismas ecuaciones exista o no una discontinuidad en el cuerpo ya que reemplaza la divergencia del tensor de tensiones por ecuaciones integrales en la ecuación de movimiento. Con el objetivo de explorar sus potencialidades, en este trabajo se aborda la aplicación de la teoría peridinámica para el cálculo de parámetros fractomecánicos estáticos, además del modelado de la propagación inestable de fisuras y el mapeo de la redistribución de la energía de deformación debido a la presencia de discontinuidades. También se propone una nueva ley constitutiva del material con el propósito de lograr una mejora del comportamiento simulado. Se comparan los resultados obtenidos con los brindados por la bibliografía y con los logrados por otros autores con otros métodos para la validación de la metodología implementada y se discuten sus ventajas e inconvenientes.