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

Abstract

Resumen: Esta tesis presenta la formulación, implementación y validación de un modelo cualitativo para la predicción de trayectorias de agrietamiento de sólidos bajo condición de esfuerzo plano y deformaciones infinitesimales. Se basa en el método de los elementos finitos tradicionales con una modificación en la discretización tradicional, donde se introducen elementos no lineales tipo vínculo rígido entre las caras de los elementos lineales planos triangulares. Se logran obtener trayectorias de fisuración para tres problemas diferentes, con resultados satisfactorios en comparación con modelos experimentales. En este método se evita la complejidad de un análisis no lineal y cualquier proceso de regeneración o adaptación de la malla.

Abstract. This thesis presents the formulation, implementation, and validation of a simplified qualitative model to determinate the crack path of solids considering static loads, infinitesimal strain and plane stress condition. This model is based on finite element method with a special meshing technique, where non-linear link elements are included between the faces of the linear triangular elements. The stiffness loss of some link elements represent the crack opening. Three experimental tests of bending beams are simulated, where the cracking pattern calculated with the proposed numerical model is similar to experimental result. The simplified formulation of this model avoids a complex non-linear analysis and a regenerative or adaptive meshes