Análise da influência dos processos de plasticidade e fratura no comportamento mecânico de microestruturas de Compósitos de Matriz Metálica

RESUMO O presente trabalho trata da simulação numérica do comportamento mecânico de microestruturas de Compósitos com Matriz Metálica (CMMs) utilizando uma proposta de modelo de homogeneização computacional baseada numa abordagem multi-escala. Na microestrutura do compósito, as inclusões são consideradas elásticas e o comportamento da matriz é governado pelo modelo de von Mises com endurecimento isotrópico. Um modelo de fratura coesiva é desenvolvido para simular a fase de descolamento da interface matriz/inclusão. Todo o estudo é baseado no conceito de Elemento de Volume Representativo (EVR), no qual podem ser empregados modelos constitutivos que levam em conta os fenômenos dissipativos de fissuração e plasticidade. Uma série de EVRs com diferentes composições de inclusões elásticas e submetidos a diferentes condições de restrição cinemática foram analisados. Também observou-se a sensibilidade paramétrica do modelo de fratura coesiva e a importância de se considerar a fase de descolamento matriz/inclusão no processo de ruptura da microestrutura. De modo geral, os resultados encontrados contribuem para a discussão acerca do emprego de modelos simples, em termos de formulação e identificação paramétrica, na modelagem da microestrutura de materiais heterogêneos, refletindo assim na acurácia de resultados qualitativos quanto ao seu comportamento macroscópico

Avaliação de deflexões em estruturas de concretoarmado utilizando mecânica do dano

Este trabalho visa apresentar uma contribuição sobre uma proposta de abordagem para o cálculo de deslocamentos em estruturas de concreto armado em regime de serviço, sendo restrito o estudo ao caso de concretos C20 a C35. A abordagem utilizada leva em conta a penalizaçãodos módulos elásticos dos elementos fissurados através de um modelo de dano. O modelo em questão leva em conta a anisotropia, deformações plásticas e resposta bimodular induzidas pelo processo de danificação, sendo uma versão mais simplificada usada para simular o comportamento do concreto fissurado, enquanto que um comportamento elastoplástico é admitido para a armadura. Inicialmente, são analisadasséries de vigas com variação de diversos parâmetros relacionados ao problema, tais como: resistência à compressão, arranjo das barras deaço da armadura, dimensões da seção transversal, vão e condições de apoio. As respostas numéricas são confrontadas com aquelas obtidascom o emprego do procedimento sugerido pela NBR 6118:2007. As análises numéricas são complementadas por análises estatísticas dosresultados empregando-se a metodologia ANOVA. Por fim, baseadas nas análises realizadas discutem-se algumas proposições possíveispara o cálculo do momento de fissuração e de deslocamentos em estruturas de concreto armado, como forma a contribuir no aperfeiçoamentodo procedimento sugerido pela Norma Brasileira

Simplified damage models applied in the numerical analysis of reinforced concrete structures

This work presents one and two-dimensional numerical analyses using isotropic and anisotropic damage models for the concrete in order to discuss the advantages of these modeling. Initially, it is shortly described the damage model proposed by Mazars. This constitutive model assumes the concrete as isotropic and elastic material, where locally the damage is due to extensions. On the other hand, the damage model proposed by Pituba, the material is assumed as initial elastic isotropic medium presenting anisotropy, plastic strains and bimodular response (distinct elastic responses whether tension or compression stress states prevail) induced by the damage. To take into account for bimodularity two damage tensors governing the rigidity in tension and compression regimes, respectively, are introduced. Damage activation is expressed by two criteria indicating the initial and further evolution of damage. Soon after, the models are used in numerical analyses of the mechanical behavior of reinforced concrete structures. Accordingly with comparison of the obtained responses, considerations about the application of the isotropic and anisotropic damage models are presented for 1D and 2D reinforced concrete structures modeling as well as the potentialities of the simplified versions of damage models applied in situations of structural engineering

Evaluation of a proposed model for concrete at mesoscopic scale

Abstract This work deals with numerical modeling of mechanical behavior in quasi-brittle materials, such as concrete. For this propose, a two-dimensional meso-scale model based on RVE existence is presented. The material is considered as a three-phase material consisting of interface zone (ITZ), matrix and inclusions - each constituent modeled by an independent constitutive model. The Representative Volume Element (RVE) consists of inclusions idealized as circular shapes symmetrically and non-symmetrically placed into the specimen. The interface zone is modeled by means of cohesive contact finite elements. The inclusion is modeled as linear elastic and matrix region is considered as elastoplastic material. Our main goal here is to show a computational homogenization-based approach as an alternative to complex macroscopic constitutive models for the mechanical behavior of the brittle materials using a finite element procedure within a purely kinematical multi-scale framework. Besides, the fundamental importance of the representing dissipative phenomena in the interface zone to model the complex microstructural responses of materials like concrete is focused in this work. A set of numerical examples, involving the microcracking processes, is provided in order to illustrate the performance of the proposed modeling

Evaluation of a proposed model for concrete at mesoscopic scale

<div><p>Abstract This work deals with numerical modeling of mechanical behavior in quasi-brittle materials, such as concrete. For this propose, a two-dimensional meso-scale model based on RVE existence is presented. The material is considered as a three-phase material consisting of interface zone (ITZ), matrix and inclusions - each constituent modeled by an independent constitutive model. The Representative Volume Element (RVE) consists of inclusions idealized as circular shapes symmetrically and non-symmetrically placed into the specimen. The interface zone is modeled by means of cohesive contact finite elements. The inclusion is modeled as linear elastic and matrix region is considered as elastoplastic material. Our main goal here is to show a computational homogenization-based approach as an alternative to complex macroscopic constitutive models for the mechanical behavior of the brittle materials using a finite element procedure within a purely kinematical multi-scale framework. Besides, the fundamental importance of the representing dissipative phenomena in the interface zone to model the complex microstructural responses of materials like concrete is focused in this work. A set of numerical examples, involving the microcracking processes, is provided in order to illustrate the performance of the proposed modeling.</p></div