Análise do efeito unilateral de microestruturas danificadas dentro de uma abordagem multiescala

Abstract

A análise numérica do comportamento mecânico dos materiais compósitos, considerando a especificidade de cada uma de suas fases, requer modelos complexos que levam, por vezes, à análises inviáveis. Assim, o presente trabalho trata da modelagem do comportamento mecânico de materiais heterogêneos granulares danificados e fraturados dentro de uma abordagem multiescala com o objetivo de simular o comportamento mecânico de materiais, em especial o concreto, assim como o efeito unilateral devido ao seu comportamento sob ações com inversão de carregamento. A modelagem, por sua vez, é baseada no conceito de Elemento de Volume Representativo (EVR) representando a microestrutura do concreto, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) para a obtenção da solução do problema de equilíbrio da homogeneização computacional proposta aqui. A matriz é considerada um material danificado de acordo com o modelo de dano da Mazars. O comportamento elástico linear é adotado para as inclusões. Para representar a zona de transição, são consideradas diversas estratégias desde elementos de fraturas coesivas e de contato à modelos de elementos de alta razão de aspecto modificados neste trabalho. Outro aspecto que merece destaque no presente trabalho é a obtenção de uma formulação para a homogeneização do dano do EVR, sendo desenvolvida para simplificar utilizando o conceito de análise multiescala hierárquica. Por fim, são apresentados resultados de microestruturas representativas do concreto submetido a estados macroscópicos de deformação, sendo as respostas homogeneizada obtidas mostram o comportamento esperado do concreto, incluindo aí a comparação com resposta experimental do concreto.