Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño

Autores
Sánchez, Pablo Javier
Año de publicación
2011
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis doctoral
Estado
versión aceptada
Colaborador/a o director/a de tesis
Sonzogni, Victorio
Etse, Guillermo
Huespe, Alfredo
Storti, Mario
Cardona, Alberto
Descripción
Fil: Sánchez, Pablo Javier. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas; Argentina.
In this research work, finite element (FE) formulations for the numerical simulation of strain localization phenomenon are studied and developed, including some efficient strategies devised to modeling discontinuities in the solid. First, the strain localization problem is approached by means of an implicit gradient model. After recognizing some limitations in this regularization scheme, the so called cohesive model based on FE with embedded discontinuities is introduced in the thesis. Particularly, the Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA) has been adopted as the main theoretical framework in this work. Taking into account isotropic continuum damage models to simulate quasi-brittle fracture, an extensive and comparative analysis referred to the two potentially more effective families of FE with embedded strong discontinuities, is presented. After making an efficient implementation of both technologies of elements, rigorous conclusions with respect to fundamental topics in failure analysis are obtained, such as: robustness, convergence rates, precision of the response and computational cost. Another important contribution in the theoretical context of CSDA is the mathematical formulation and numerical implementation of a new FE to capture shear bands in isochoric plasticity. The proposed element is based on a consistent coupling of a mixed stabilized formulation (PGP) jointly with the constitutive regularization and kinematical enrichment provided by the CSDA. In order to demonstrate the performance of the strategies used and developed in this thesis, several numerical examples which represent true challenges from the computational point of view are reported, including three dimensional cases and problems involving the propagation of multiple cracks.
En este trabajo se estudian y desarrollan formulaciones de elementos finitos (EF) para la simulación del fenómeno de localización de deformaciones, incluyendo estrategias capaces de modelar discontinuidades en el sólido. El problema de falla se encara desde diferentes puntos de vista. En primera instancia, se estudia un modelo de gradientes implícito. Luego de reconocer ciertas limitaciones en esta metodología, se introduce la aproximación al problema de falla mediante los modelos cohesivos basados en EF con discontinuidades embebidas. En particular se adopta como estrategia principal del trabajo la aproximación por discontinuidades fuertes del continuo (ADFC). Se presenta además, un extenso y comparativo análisis sobre las dos familias de EF con discontinuidades fuertes embebidas potencialmente más eficaces para simular fractura cuasi-frágil, tomando como base un modelo de daño isótropo. Tras realizar una eficiente implementación de ambas tecnologías, se obtienen conclusiones rigurosas respecto a tópicos de fundamental importancia en el análisis de falla, a saber: robustez, velocidad de convergencia, exactitud y costo computacional. Otro aporte novedoso, en el contexto teórico de la ADFC, es la formulación matemática e implementación de un nuevo EF para el modelado de bandas de corte en plasticidad isocórica. El elemento se basa en acoplar consistentemente una formulación mixta estabilizada de base (PGP) con la regularización constitutiva y enriquecimiento cinemático que aporta la ADFC. Finalmente, se muestran diversos ejemplos numéricos que representan verdaderos desafíos desde el punto de vista de la simulación computacional, incluyendo casos 3D, mostrando el desempeño de las estrategias utilizadas y desarrolladas en esta tesis.
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Materia
Strain localization
Quasi-brittle fracture
Ductile failure
Strong discontinuity approach
Incompressibility
Stabilization methods
Localización de deformaciones
Falla cuasi-frágil
Falla dúctil
Aproximación por discontinuidades fuertes
Incompresibilidad
Métodos de estabilización
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
Repositorio
Biblioteca Virtual (UNL)
Institución
Universidad Nacional del Litoral
OAI Identificador
oai:https://bibliotecavirtual.unl.edu.ar:11185/292

id UNLBT_a3d09fad70571da1f8e93cf3f6bdf712
oai_identifier_str oai:https://bibliotecavirtual.unl.edu.ar:11185/292
network_acronym_str UNLBT
repository_id_str 2187
network_name_str Biblioteca Virtual (UNL)
spelling Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y dañoComputational mechanics in material failure. Aplication to plasticity and damage modelsSánchez, Pablo JavierStrain localizationQuasi-brittle fractureDuctile failureStrong discontinuity approachIncompressibilityStabilization methodsLocalización de deformacionesFalla cuasi-frágilFalla dúctilAproximación por discontinuidades fuertesIncompresibilidadMétodos de estabilizaciónFil: Sánchez, Pablo Javier. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas; Argentina.In this research work, finite element (FE) formulations for the numerical simulation of strain localization phenomenon are studied and developed, including some efficient strategies devised to modeling discontinuities in the solid. First, the strain localization problem is approached by means of an implicit gradient model. After recognizing some limitations in this regularization scheme, the so called cohesive model based on FE with embedded discontinuities is introduced in the thesis. Particularly, the Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA) has been adopted as the main theoretical framework in this work. Taking into account isotropic continuum damage models to simulate quasi-brittle fracture, an extensive and comparative analysis referred to the two potentially more effective families of FE with embedded strong discontinuities, is presented. After making an efficient implementation of both technologies of elements, rigorous conclusions with respect to fundamental topics in failure analysis are obtained, such as: robustness, convergence rates, precision of the response and computational cost. Another important contribution in the theoretical context of CSDA is the mathematical formulation and numerical implementation of a new FE to capture shear bands in isochoric plasticity. The proposed element is based on a consistent coupling of a mixed stabilized formulation (PGP) jointly with the constitutive regularization and kinematical enrichment provided by the CSDA. In order to demonstrate the performance of the strategies used and developed in this thesis, several numerical examples which represent true challenges from the computational point of view are reported, including three dimensional cases and problems involving the propagation of multiple cracks.En este trabajo se estudian y desarrollan formulaciones de elementos finitos (EF) para la simulación del fenómeno de localización de deformaciones, incluyendo estrategias capaces de modelar discontinuidades en el sólido. El problema de falla se encara desde diferentes puntos de vista. En primera instancia, se estudia un modelo de gradientes implícito. Luego de reconocer ciertas limitaciones en esta metodología, se introduce la aproximación al problema de falla mediante los modelos cohesivos basados en EF con discontinuidades embebidas. En particular se adopta como estrategia principal del trabajo la aproximación por discontinuidades fuertes del continuo (ADFC). Se presenta además, un extenso y comparativo análisis sobre las dos familias de EF con discontinuidades fuertes embebidas potencialmente más eficaces para simular fractura cuasi-frágil, tomando como base un modelo de daño isótropo. Tras realizar una eficiente implementación de ambas tecnologías, se obtienen conclusiones rigurosas respecto a tópicos de fundamental importancia en el análisis de falla, a saber: robustez, velocidad de convergencia, exactitud y costo computacional. Otro aporte novedoso, en el contexto teórico de la ADFC, es la formulación matemática e implementación de un nuevo EF para el modelado de bandas de corte en plasticidad isocórica. El elemento se basa en acoplar consistentemente una formulación mixta estabilizada de base (PGP) con la regularización constitutiva y enriquecimiento cinemático que aporta la ADFC. Finalmente, se muestran diversos ejemplos numéricos que representan verdaderos desafíos desde el punto de vista de la simulación computacional, incluyendo casos 3D, mostrando el desempeño de las estrategias utilizadas y desarrolladas en esta tesis.Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y TécnicasSonzogni, VictorioEtse, GuillermoHuespe, AlfredoStorti, MarioCardona, Alberto2011-10-182011-10-18info:eu-repo/semantics/doctoralThesisSNRDinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:ar-repo/semantics/tesisDoctoralapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11185/292spaspainfo:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.esreponame:Biblioteca Virtual (UNL)instname:Universidad Nacional del Litoralinstacron:UNL2025-09-29T14:30:02Zoai:https://bibliotecavirtual.unl.edu.ar:11185/292Institucionalhttp://bibliotecavirtual.unl.edu.ar/Universidad públicaNo correspondeajdeba@unl.edu.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:21872025-09-29 14:30:03.17Biblioteca Virtual (UNL) - Universidad Nacional del Litoralfalse
dc.title.none.fl_str_mv Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
Computational mechanics in material failure. Aplication to plasticity and damage models
title Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
spellingShingle Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
Sánchez, Pablo Javier
Strain localization
Quasi-brittle fracture
Ductile failure
Strong discontinuity approach
Incompressibility
Stabilization methods
Localización de deformaciones
Falla cuasi-frágil
Falla dúctil
Aproximación por discontinuidades fuertes
Incompresibilidad
Métodos de estabilización
title_short Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
title_full Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
title_fullStr Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
title_full_unstemmed Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
title_sort Desarrollos en mecánica computacional de falla material. Aplicación a modelos de plasticidad y daño
dc.creator.none.fl_str_mv Sánchez, Pablo Javier
author Sánchez, Pablo Javier
author_facet Sánchez, Pablo Javier
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Sonzogni, Victorio
Etse, Guillermo
Huespe, Alfredo
Storti, Mario
Cardona, Alberto
dc.subject.none.fl_str_mv Strain localization
Quasi-brittle fracture
Ductile failure
Strong discontinuity approach
Incompressibility
Stabilization methods
Localización de deformaciones
Falla cuasi-frágil
Falla dúctil
Aproximación por discontinuidades fuertes
Incompresibilidad
Métodos de estabilización
topic Strain localization
Quasi-brittle fracture
Ductile failure
Strong discontinuity approach
Incompressibility
Stabilization methods
Localización de deformaciones
Falla cuasi-frágil
Falla dúctil
Aproximación por discontinuidades fuertes
Incompresibilidad
Métodos de estabilización
dc.description.none.fl_txt_mv Fil: Sánchez, Pablo Javier. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas; Argentina.
In this research work, finite element (FE) formulations for the numerical simulation of strain localization phenomenon are studied and developed, including some efficient strategies devised to modeling discontinuities in the solid. First, the strain localization problem is approached by means of an implicit gradient model. After recognizing some limitations in this regularization scheme, the so called cohesive model based on FE with embedded discontinuities is introduced in the thesis. Particularly, the Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA) has been adopted as the main theoretical framework in this work. Taking into account isotropic continuum damage models to simulate quasi-brittle fracture, an extensive and comparative analysis referred to the two potentially more effective families of FE with embedded strong discontinuities, is presented. After making an efficient implementation of both technologies of elements, rigorous conclusions with respect to fundamental topics in failure analysis are obtained, such as: robustness, convergence rates, precision of the response and computational cost. Another important contribution in the theoretical context of CSDA is the mathematical formulation and numerical implementation of a new FE to capture shear bands in isochoric plasticity. The proposed element is based on a consistent coupling of a mixed stabilized formulation (PGP) jointly with the constitutive regularization and kinematical enrichment provided by the CSDA. In order to demonstrate the performance of the strategies used and developed in this thesis, several numerical examples which represent true challenges from the computational point of view are reported, including three dimensional cases and problems involving the propagation of multiple cracks.
En este trabajo se estudian y desarrollan formulaciones de elementos finitos (EF) para la simulación del fenómeno de localización de deformaciones, incluyendo estrategias capaces de modelar discontinuidades en el sólido. El problema de falla se encara desde diferentes puntos de vista. En primera instancia, se estudia un modelo de gradientes implícito. Luego de reconocer ciertas limitaciones en esta metodología, se introduce la aproximación al problema de falla mediante los modelos cohesivos basados en EF con discontinuidades embebidas. En particular se adopta como estrategia principal del trabajo la aproximación por discontinuidades fuertes del continuo (ADFC). Se presenta además, un extenso y comparativo análisis sobre las dos familias de EF con discontinuidades fuertes embebidas potencialmente más eficaces para simular fractura cuasi-frágil, tomando como base un modelo de daño isótropo. Tras realizar una eficiente implementación de ambas tecnologías, se obtienen conclusiones rigurosas respecto a tópicos de fundamental importancia en el análisis de falla, a saber: robustez, velocidad de convergencia, exactitud y costo computacional. Otro aporte novedoso, en el contexto teórico de la ADFC, es la formulación matemática e implementación de un nuevo EF para el modelado de bandas de corte en plasticidad isocórica. El elemento se basa en acoplar consistentemente una formulación mixta estabilizada de base (PGP) con la regularización constitutiva y enriquecimiento cinemático que aporta la ADFC. Finalmente, se muestran diversos ejemplos numéricos que representan verdaderos desafíos desde el punto de vista de la simulación computacional, incluyendo casos 3D, mostrando el desempeño de las estrategias utilizadas y desarrolladas en esta tesis.
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
description Fil: Sánchez, Pablo Javier. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas; Argentina.
publishDate 2011
dc.date.none.fl_str_mv 2011-10-18
2011-10-18
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
SNRD
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
info:ar-repo/semantics/tesisDoctoral
format doctoralThesis
status_str acceptedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/11185/292
url http://hdl.handle.net/11185/292
dc.language.none.fl_str_mv spa
spa
language spa
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.es
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.es
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Virtual (UNL)
instname:Universidad Nacional del Litoral
instacron:UNL
reponame_str Biblioteca Virtual (UNL)
collection Biblioteca Virtual (UNL)
instname_str Universidad Nacional del Litoral
instacron_str UNL
institution UNL
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Virtual (UNL) - Universidad Nacional del Litoral
repository.mail.fl_str_mv jdeba@unl.edu.ar
_version_ 1844621936117678080
score 12.559606