Implementación computacional del principio de mínima energía total sometido a una condicion de tensión (pmte-sc) del criterio acoplado de la mecánica de la fractura finita aplicado al LEBIM

• M. Muñoz-Reja ^[1] ; V. Mantic ^[1] ; L. Távara ^[1]
  1. [1] Universidad de Sevilla

     Universidad de Sevilla

     Sevilla, España

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 3 (comunicaciones 5th Iberian Conference on Structural Integrity), 2022, págs. 167-172
• Idioma: español
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    El Criterio Acoplado de la Mecánica de la Fractura Finita (CC-FFM) se ha aplicado tradicionalmente minimizando la carga necesaria para satisfacer los criterios de tensión y energía con respecto al tamaño de avance de la grieta, una variable desconocida a priori. Específicamente, este procedimiento minimiza la envolvente de las curvas de los criterios de tensión y energía. En general, este método conduce a un problema de minimización no suave y no convexo cuya solución es bastante fácil en el caso de una grieta que avanza en 2D, pero su implementación computacional general, fiable y robusta para muchas grietas que avanzan a la vez puede ser muy difícil de resolver. Con el objetivo de desarrollar una herramienta computacional general basada en el CC-FFM, una nueva metodología computacional basada en el Principio de Mínima Energía Total sujeto a una Condición de Tensión (PMTE-SC por sus siglas en inglés) fue propuesta por Mantic (2014), que incluye una representación discontinua de grietas y es básicamente equivalente a la formulación original de CC-FFM. En este trabajo se utiliza una herramienta computacional basada en el PMTE-SC implementada en el código FEM Abaqus® para predecir la aparición y propagación de grietas en las interfases tipo Winkler (muelles). El objetivo principal de este trabajo es comparar los resultados del código desarrollado con los resultados analíticos del ensayo de doble viga en voladizo (DCB por sus siglas en ingles).

  • English

    The Coupled Criterion of Finite Fracture Mechanics (CC-FFM) has traditionally been applied by minimizing the load necessary to satisfy both the stress and energy criteria with respect to the a priori unknown variable of the crack advance length. Specifically, such procedure minimizes the envelope of the curves of the stress and energy criteria. In general, this procedure leads to a non-smooth and non-convex minimization problem whose solution is quite ease in the case one advancing crack in 2D, but its general, reliable, and robust computational implementation for several advancing cracks, whose paths might be a priori unknown, seems to be very difficult. With the aim of developing a general computational tool based on the CC-FFM, Mantic (2014) introduced a new computational methodology based on the Principle of Minimum ˇ Total Energy subjected to a Stress Condition (PMTE-SC) with discontinuous representation of cracks, which is basically equivalent to the original formulation of CC-FFM. While the classical approach minimizes the load required to meet the two criteria, PMTE-SC minimizes the total energy for a given load in a load-stepping procedure. In this work, a computational tool based on the PMTE-SC implemented in the FEM code Abaqus® is used to predict the onset and propagation of cracks in Winkler (spring) interfaces. The main objective of this research is to compare the results of the developed code with the analytical results of Double Cantilever Beam tests.