Una Estrategia para el Análisis Pseudo-Estático de Problemas con Ablandamiento Usando un Integrador Explícito

Abstract

En el presente trabajo se presenta una estrategia para la solución de problemas de sólidos y estructuras con no-linealidades fuertes, principalmente debidas al modelo constitutivo. El objetivo final es la aplicación a estructuras de materiales compuestos en los que el inicio de la fisuración de la matriz implica un ablandamiento local, que si la fisura se propaga se transforma en un ablandamiento global. El abordaje se realiza a través de un código de elementos finitos de propósito general que utiliza una integración explícita de las ecuaciones de movimiento. Con estos códigos las trayectorias de equilibrio estático se obtienen mediante la introducción de un importante amortiguamiento (lo más cercano al crítico) de forma de alcanzar la solución estática buscada. En problemas elasto-plásticos y en particular cuando hay ablandamiento es importante un seguimiento detallado de toda la trayectoria de equilibrio. Las técnicas habitualmente usadas en códigos implícitos para avanzar sobre puntos límites no son aplicables en códigos con integración explícita. Por otro lado la fisuración de la matriz puede dejar de ser un problema estático para convertirse en un problema inherentemente dinámico si se produce autopropagación de la fisura. La estrategia desarrollada incluye considerar en forma automática problemas con carga prescrita y/o desplazamientos prescritos. Intenta también resolver las dificultades asociadas con la autopropagación de fisuras. Otros aspecto importante que se aborda es la determinación automática del amortiguamiento necesario para obtener las soluciones pseudo-estática. Se presentan resultados numéricos de varios ejemplos a los fines de evaluar la estrategia. De uno de los ejemplos se dispone de resultados experimentales que muestran una excelente correlación con los numéricos.