Resumen

Este artículo investiga la formulación de elementos finitos variacionales y su implementación numérica de la evolución del daño en sólidos, utilizando un nuevo enfoque de discontinuidad incrustada discreta. Con este propósito, se deriva de manera consistente la formulación simétrica óptima cinemáticamente (KOS), que garantiza la cinemática. En esta formulación, se obtiene el movimiento de cuerpo rígido de las partes en las que se divide el elemento. Para garantizar el equilibrio en las superficies de discontinuidad, se introduce en la implementación numérica a nivel de elemento la longitud de la discontinuidad. Para ilustrar y validar este enfoque, se presentan dos ejemplos que involucran falla en modo I. Los resultados numéricos se comparan con los reportados en pruebas experimentales. La formulación de discontinuidad presentada muestra un método robusto de elementos finitos para simular los procesos de evolución del daño en materiales cuasi-frágiles, sin modificar la topología de la malla cuando se propagan grietas cohesivas.

• Materias:Modelo de rigidez Desempeño estructural Fallas estructurales Estructuras de membrana
• Subjects:Stiffness model Structural performance Structural failures Membrane structures
• Palabras claves:Evolución del daño; Formulación variacional de elementos finitos; Enfoque de discontinuidad embebida; Formulación simétrica cinemáticamente óptima; Equilibrio; Materiales cuasi-frágiles
• Keywords:Damage evolution; Variational finite element formulation; Embedded discontinuity approach; Kinematically optimal symmetric formulation; Equilibrium; Quasi-brittle materials