Programa de elementos finitos tridimensionales para la predicción de la trayectoria de fisuras en materiales frágiles mediante un modelo numérico discreto simplificado
Ilustraciones, gráficas
- Autores:
-
Molina Fonseca, Sebastián
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Nacional de Colombia
- Repositorio:
- Universidad Nacional de Colombia
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines::624 - Ingeniería civil
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Almenar, M. E., Luege, M., & Orlando, A. (2017). Modelo termo químico mecánico para simular la respuesta de un dique de gravedad sujeto a reacción álcalis-sílice. Mecánica Computacional, 35 (November), 1311-1326. Alpízar, G. Y. (2013). Factorización incompleta de Cholesky como técnica de precondicionamiento. Revista Digital: Matemática, Educación e Internet, 13 (1), 1-13. https://doi.org/10.18845/rdmei.v13i1.1629 Amaya, M. A. (2021). Modelo Meso-Mecánico del Proceso de Fractura del Concreto Simple [Tesis de maestría, Universidad Nacional de Colombia]. ASTM. (2015). Standard Test Method for Pullout Strength of Hardened Concrete. https://doi.org/10.1520/C0900-15.2 Geuzaine, C., & Remacle, J. F. (2009). Gmsh: A 3-D finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 79 (11), 1309-1331. https://doi.org/10. 1002/nme.2579 Jirásek, M., & Patzák, B. (2001). Models for quasibrittle failure: Theoretical and computational aspects. ECCM-2001, European Conference on Computational Mechanics, 70-71 Jirásek, M. (2000). Conditions of uniqueness for finite elements with embedded cracks. En ECCOMAS (Ed.), European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering. ECCOMAS Linero, D. L. (2021). Análisis estructural mediante el método de los elementos finitos. Universidad Nacional de Colombia Linero, D. L., Estrada, M., & Garzón, D. A. (2020). Programación del método de los elementos finitos aplicado al análisis mecánico estático de sólidos. Universidad Nacional de Colombia Linero Segrera, D. L., & Garzón Alvarado, D. A. (2016). Elementos de la mecánica del medio continuo para cuerpos sólidos. Universidad Nacional de Colombia Manzoli, O. L., Gamino, A. L., Rodrigues, E. A., & Claro, G. K. (2012). Modeling of interfaces in two-dimensional problems using solid finite elements with high aspect ratio. Computers and Structures, 94-95, 70-82. https://doi.org/10. 1016/j.compstruc.2011.12.001 Méndez, C. L., & García, L. A. (2017). Análisis Estático Y Sísmico De Una Presa Arco-Gravedad [Tesis de maestría, Universidad Politécnica de Cartagena] Ochoa, J. F. (2016). Uso del método de los elementos finitos con un esquema de explosión de malla, para la determinación de la trayectoria de grietas en materiales microestructurados sometidos a carga monotónica [Tesis de maestría, Universidad Nacional de Colombia] Ochoa, J. F., Garzón Alvarado, D. A., Linero, D. L., & Cerrolaza, M. (2017). Simplified Qualitative Discrete Numerical Model to Determine Cracking Pattern in Brittle Materials by Means of Finite Element Method. Mathematical Problems in Engineering, 2017. https://doi.org/10.1155/2017/3861526 Petersson, P.-E. (1981). Crack growth and development of fracture zones in plain concrete and similar materials (inf. téc.). Lund Institute of Technology Rodrigues, E. A., Manzoli, O. L., Bitencourt, L. A., & Bittencourt, T. N. (2016). 2D mesoscale model for concrete based on the use of interface element with a high aspect ratio. International Journal of Solids and Structures, 94-95, 112-124. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2016.05.004 Romero, I. (2020). Mecánica de sólidos (Vol. 1). Universidad Politécnica de Madrid. Sukumar, N., Moës, N., Moran, B., & Belytschko, T. (2000). Extended finite element method for three-dimensional crack modeling. International Journal for numerical Methods in Engineering, 48 (November 1999), 1549-1570 Tamasco, J. C. (2019). Simulación del proceso de fractura de estructuras de concreto simple, con el modelo de fisura distribuida rotante en el marco del método de los elementos finitos. [Tesis de maestría, Universidad Nacional de Colombia] Wawrzynek, P. A., & Ingraffea, A. R. (1989). An interactive approach to local remeshing around a propagating crack. Finite Elements in Analysis and Design, 5 (1), 87-96. https://doi.org/10.1016/0168-874X(89)90008-5 |
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En la metodología utilizada, se construye una malla de tetraedros lineales separados levemente por elementos vínculo que conectan los nudos de las caras originalmente compartidas, dichos vínculos tienen un comportamiento no lineal que determina la aparición de fisuras con pérdida total de cohesión y en modo I de fractura. El modelo desarrollado considera que las deformaciones son infinitesimales y que las cargas aplicadas son estáticas. El algoritmo se realizó de forma estructurada en el lenguaje de programación Matlab u Octave, conservando las rutinas a código abierto. El programa desarrollado PREFIS se utilizó para analizar seis ejemplos de aplicación, cuyos resultados representaron satisfactoriamente la trayectoria de fisuración. (Texto tomado de la fuente)This thesis presents the formulation, implementation and validation of a simplified numerical model, that predicts the crack path in three dimensional solids made of brittle material, keeping a low computational cost. In the methodology, a mesh is created with linear tetrahedrons slightly separated by link elements that connect the nodes of the originally shared faces, those links have a non-linear behavior that determinates the cracking with total cohesive loss and in mode-I fracture. The developed model considers that the strains are infinitesimal and the applied loads are statics. The algorithm was codified in a structured way in the programming language Matlab or Octave, keeping the routines in an open source. The developed program PREFIS was used to analyze six application examples, whose results satisfactorily represent the cracking path.MaestríaMagíster en Ingeniería - EstructurasAnálisis estructuralxxiv, 210 páginasapplication/pdfspaUniversidad Nacional de ColombiaBogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - EstructurasFacultad de IngenieríaBogotá, ColombiaUniversidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá620 - Ingeniería y operaciones afines::624 - Ingeniería civilMicroestructurafractura de sólidosMicrostructureFracture of solidsMecánica de la fracturaMateriales frágilesTrayectoria de fisuraciónMétodo de los elementos finitos tridimensionalesModo I de fracturaFracture MechanicsBrittle materialsCrack pathThree-dimensional finite element methodMode-I fracturePrograma de elementos finitos tridimensionales para la predicción de la trayectoria de fisuras en materiales frágiles mediante un modelo numérico discreto simplificadoThree-dimensional finite element program for crack path prediction in brittle materials by means of a simplified discrete numerical modelTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMAlmenar, M. E., Luege, M., & Orlando, A. (2017). Modelo termo químico mecánico para simular la respuesta de un dique de gravedad sujeto a reacción álcalis-sílice. Mecánica Computacional, 35 (November), 1311-1326.Alpízar, G. Y. (2013). Factorización incompleta de Cholesky como técnica de precondicionamiento. Revista Digital: Matemática, Educación e Internet, 13 (1), 1-13. https://doi.org/10.18845/rdmei.v13i1.1629Amaya, M. A. (2021). Modelo Meso-Mecánico del Proceso de Fractura del Concreto Simple [Tesis de maestría, Universidad Nacional de Colombia].ASTM. (2015). Standard Test Method for Pullout Strength of Hardened Concrete. https://doi.org/10.1520/C0900-15.2Geuzaine, C., & Remacle, J. F. (2009). Gmsh: A 3-D finite element mesh generator with built-in pre- and post-processing facilities. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 79 (11), 1309-1331. https://doi.org/10. 1002/nme.2579Jirásek, M., & Patzák, B. (2001). Models for quasibrittle failure: Theoretical and computational aspects. ECCM-2001, European Conference on Computational Mechanics, 70-71Jirásek, M. (2000). Conditions of uniqueness for finite elements with embedded cracks. En ECCOMAS (Ed.), European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering. ECCOMASLinero, D. L. (2021). Análisis estructural mediante el método de los elementos finitos. Universidad Nacional de ColombiaLinero, D. L., Estrada, M., & Garzón, D. A. (2020). Programación del método de los elementos finitos aplicado al análisis mecánico estático de sólidos. Universidad Nacional de ColombiaLinero Segrera, D. L., & Garzón Alvarado, D. A. (2016). Elementos de la mecánica del medio continuo para cuerpos sólidos. Universidad Nacional de ColombiaManzoli, O. L., Gamino, A. L., Rodrigues, E. A., & Claro, G. K. (2012). Modeling of interfaces in two-dimensional problems using solid finite elements with high aspect ratio. 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Finite Elements in Analysis and Design, 5 (1), 87-96. https://doi.org/10.1016/0168-874X(89)90008-5EstudiantesInvestigadoresMaestrosPúblico generalLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-85879https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/82882/1/license.txteb34b1cf90b7e1103fc9dfd26be24b4aMD51ORIGINAL1014293816.2022.pdf1014293816.2022.pdfTesis de Maestría en Ingeniería - Estructurasapplication/pdf46738818https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/82882/2/1014293816.2022.pdf10f8a51e1edb61a6af8ec254f290b24eMD52THUMBNAIL1014293816.2022.pdf.jpg1014293816.2022.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4287https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/82882/3/1014293816.2022.pdf.jpgf62fb9fa1050838f670e3773cbad67c5MD53unal/82882oai:repositorio.unal.edu.co:unal/828822023-08-12 23:04:02.248Repositorio Institucional Universidad Nacional de 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