DOI
10.11606/D.18.2013.tde-30072013-092437
Documento
Autor
Nome completo
Hugo Luiz Oliveira
E-mail
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2013
Leonel, Edson Denner (Presidente)
Coda, Humberto Breves
Ribeiro, Gabriel de Oliveira
Título em português
Uma  formulação  alternativa do método dos elementos de contorno aplicada à análise da propagação de fissuras em materiais quase frágeis
Palavras-chave em português
Mecânica da fratura não linear
Método dos elementos de contorno
Modelo de fratura coesiva
Resumo em português
Título em inglês
An alternative formulation of the boundary element method applied to crack propagation analysis in quasi-brittle materials
Palavras-chave em inglês
Boundary element method
Cohesive fracture model
Dipole based formulation
Non-linear fracture mechanics
Tangent operator
Resumo em inglês
This work presents a time-independent crack propagation analysis, in two-dimensional domains, using an alternative boundary element method (BEM) formulation. BEM has been used successfully to analyze several engineering problems. Considering fracture mechanics problems, BEM is especially efficient due to its mesh reduction aspects, which allows the simulation of crack growth without remeshing difficulties. In this research, nonlinear BEM formulations are develop in order to analyze crack propagation in quasi-brittle materials. Considering these materials, the process zone ahead of the crack tip leads to nonlinear effects related to structural behavior. Thus, nonlinear models are required for simulating the presence of the process zone. Classically, the dual BEM is used for modeling the crack propagation, in which singular and hyper-singular equations are written for elements defined along the crack faces. This work proposes an alternative formulation using the initial stress field to represent the cohesive zone. In this formulation, the classic domain integral term is degenerated in order to be non-null only at the crack growth path. This procedure leads the creation of new variable called dipole, which is responsible for ensuring the compliance of the boundary conditions. In addition to this new formulation, it is proposed the use of the tangent operator (TO), which is derived in this work, in order to accelerate the convergence. The results obtained using the new formulation, are compared with experimental data and dual BEM results available in the literature. The responses were found satisfactory in reproducing the behavior of real structures exploiting the computational advantages provided by the TO.

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Data de Publicação
2013-07-31

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