Modelo numérico micromecánico del proceso de fractura de estructuras fabricadas con mambú Guadua angustifolia

El Bambú Guadua angustifolia (BGA) es un material apto para la construcción gracias a su carácter compuesto, su naturaleza funcionalmente gradada, su resistencia, su forma y su abundancia. Esta tesis estudia el proceso de fractura y la respuesta estructural del Bambú Guadua angustifolia Laminado (BGL) como material compuesto, teniendo en cuenta el comportamiento de su matriz y sus fibras por separado. Para ello, se plantea e implementa un modelo numérico micromecánico en condición plana de esfuerzos y deformación infinitesimal, en el marco del Método de los Elementos Finitos (MEF). El comportamiento de las fibras se representa a partir del modelo de plasticidad unidimensional, con una modificación del parámetro de ablandamiento. La matriz responde al modelo constitutivo de daño isótropo, con el cual se detecta la degradación del material durante la falla. El comportamiento del compuesto se determina mediante una teoría de homogenización y se implementó la metodología de la Metodología de las Discontinuidades Fuertes en el Continuo (CSDA) y el análisis de bifurcación material, para detectar la ubicación y el instante de aparición de cada fisura en el BGL. Se determinó que la metodologia de fibras largas con diámetro despreciable es la teoría de homogenización más apropiada y sencilla para describir el comportamiento del BGL. Lo anterior se concluyó comparando la rigidez, resistencia y energía por ablandamiento, con la teoría de mezclas clásica y los modelos de campo medio. El comportamiento del grupo de fibras se representó a partir del modelo constitutivo de las fibras individuales, del modelo estadístico de Weibull y de una técnica propuesta de fallo progresivo. Ese modelo determinó acertadamente el módulo de elasticidad inicial, el esfuerzo normal máximo y la energía de deformación por ablandamiento. Se realizaron simulaciones numéricas de probetas fabricadas con BGL sometidas a fuerza axial. Se concluyó que el modelo implementado representa satisfactoriamente la respuesta estructural y la trayectoria de fisuración de los elementos de BGL.

• Autores: Estrada Mejia, Martín
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2016
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/58711
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/58711; http://bdigital.unal.edu.co/55580/
• Palabra clave: 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; 69 Construcción / Building and construction; Bambú Guadua angustifolia; Bambú laminado; Modelo constitutivo; Falla progresiva; Fractura; Mecánica computacional; Materiales compuestos; Bamboo Guadua angustifolia; Laminated bamboo; Constitutive model; Failure; Computational mechanics; Composite materials progressive; Fracture
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional