Modelo de Daño Dependiente de la Velocidad de Deformación

Abstract

Los modelos constitutivos utilizados en el analisis de estructuras sometidas a acciones dinamicas de tipo impulsivo, como impacto o explosion, deben tener en cuenta la velocidad de deformacion en su formulacion. Estudios experimentales recientes muestran que la resistencia, el endurecimiento o ablandamiento y la energia de fractura del material estan significativamente influenciadas por la velocidad de deformacion cuando ésta supera los 0.1 s−1. Por otro lado, la incorporación de la dependencia del tiempo en los modelos constitutivos permite asegurar la unicidad y estabilidad de la solucion en problemas dinamicos con ablandamiento. En este trabajo se propone un modelo de daño escalar dependiente del tiempo para hormigon. El mismo esta basado en una extension de un modelo de daño independiente del tiempo a traves de una regla de evolucion del da˜no an´aloga a la de la deformacion viscoplastica de Perzyna. La formulacion propuesta permite simular la dependencia de la velocidad de deformacion, en particular, la sobrerresistencia y modificacion de la energia de fractura que presenta el hormigon bajo altas velocidades de deformacion. Como casos extremos, el modelo es capaz de reproducir tanto un comportamiento el´astico como uno de daño independiente del tiempo. El modelo propuesto se implementa en un programa de elementos finitos no lineal dinamico. La integracion de la ecuacion constitutiva se realiza mediante un algoritmo tipo full Euler backward. El operador tangente consistente se deduce a partir de un sistema de ecuaciones implicitas dependientes de la deformacion especi fica. Los ejemplos de aplicacion desarrollados muestran que el modelo es capaz de simular el comportamiento del hormigon bajo altas velocidades de deformacion.