Resumen de Nuevo elemento finito para singularidades logarítmicas de tensión en grietas de interfase tipo Winkler en modo iii

A. Vázquez, Vladislav Mantič, María del Mar Muñoz-Reja Moreno, Luis Arístides Távara Mendoza

• español

  El objetivo de este trabajo es aumentar la precision de las soluciones obtenidas usando el m ´ etodo de los elementos finitos ´ (MEF) para grietas de interfases debiles (tipo muelle) entre adherentes el ´ asticos lineales. Este modelo de fractura de in- ´ terfases se denomina Modelo de Interfase Elastico Lineal Fr ´ agil (LEBIM por sus siglas en ingl ´ es), y puede utilizarse, para ´ analizar la fractura de uniones adhesivas que incluyen una capa fina de adhesivo. Para ello, se propone un elemento finito singular especial triangular de 5 nodos. Las funciones de forma singular desarrolladas reproducen el comportamiento de una solucion asint ´ otica anal ´ ´ıtica desarrollada previamente en direccion radial. Estos elementos especiales se implementan ´ en un codigo MEF escrito en Matlab. El nuevo elemento permite modelar grietas de interfase sin necesidad de utilizar ´ mallas excesivamente refinadas, que es una de las desventajas actuales del LEBIM cuando se consideran interfases muy r´ıgidas. Los resultados numericos con mallas uniformes muestran que el nuevo elemento proporciona resultados signi- ´ ficativamente mas precisos que cuando se usan solamente elementos est ´ andar, especialmente para mallas relativamente ´ gruesas.

• English

  The aim of this research is to increase the accuracy of Finite Element Method (FEM) solutions for cracks propagating in spring-type interfaces between linear elastic adherents. This computational model is sometimes called Linear Elastic Brittle Interface Model (LEBIM) and it can be used to analyse the fracture behaviour of adhesive joints. Thus, a special 5-node triangular crack-tip finite element is proposed. The developed special singular shape functions reproduce the radial behaviour of a previously developed analytical asymptotic solution. These special elements are implemented in a FEM code written in Matlab. The new element allows to model interface cracks without the need of using excessively refined FEM meshes, which is one of the current disadvantages in the use of LEBIM when very stiff interfaces are considered. Numerical results using uniform meshes show that the use of the new singular element provides significantly more accurate results than those obtained using the standard elements, especially for relatively coarse meshes.