Análise Bidimensional de Fraturas em Vigas de Concreto Submetidas à Flexão com Elementos Finitos Estendidos

Patrick Silva¹; Deane Roehl¹

¹ Instituto Tecgraf e Departamento de Engenharia Civil, PUC-Rio

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0362

Resumo

O Método Estendido dos Elementos Finitos (XFEM), o qual carrega toda a estrutura dos elementos finitos e baseia-se no Método da Partição da Unidade, consiste em uma técnica numérica para modelagem de fraturas. O método tem como essência a adição de funções de enriquecimento ao campo dos deslocamentos, sendo essas capazes de representar descontinuidades no modelo. O método permite a inserção da fratura no modelo de forma independente da malha e apresenta a grande vantagem de não requerer a atualização da mesma à medida que a fratura se propaga. Neste trabalho, foi desenvolvida uma implementação do XFEM para análises bidimensionais de propagação de fraturas com base na Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE). Essa implementação foi feita para o programa comercial ABAQUS® através de uma sub-rotina UEL. O cálculo dos fatores de intensidade de tensão é efetuado com uso da integral de interação na forma de domínio equivalente e utiliza-se a máxima tensão tangencial como critério de propagação de fratura. O modelo foi aplicado a análises de vigas de concreto submetidas à flexão. Os resultados foram comparados com testes experimentais, atestando-se uma excelente predição numérica da trajetória de propagação das fraturas.

Palavras-chave: XFEM; Propagação de Fraturas; Mecânica da Fratura Linear Elástica; Vigas de Concreto