ESTUDO DE BARRAS SUBMETIDAS A TRAÇÃO UTILIZANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS DISCRETOS FORMADO POR BARRAS

Resumo

O Método dos Elementos Discretos formado por barras (do inglês LDEM) é utilizado para a simulação numérica de problemas de dano e fratura que possibilita inserir descontinuidade a estruturas de maneira simplificada. O método simula materiais contínuos por intermédio de uma treliça regular espacial onde a massa da estrutura é colocada nos nós dessa treliça e a rigidez do corpo é representada pelas propriedades das barras da mesma. O objetivo do trabalho é tentar calibrar o LDEM para depois desenvolver um modelo que simule de forma satisfatória o ensaio de tração direta de concreto auto adensável com reforço de fibras de aço, ou seja, desenvolver um modelo que esboce uma curva tensão x deformação o mais semelhante possível da curva encontrada nos ensaios práticos. Para isto é realizado um estudo paramétrico modificando algumas das caraterísticas do modelo e ver como elas influenciam na resposta do mesmo. Para gerar o modelo utilizado nos ensaios computacionais foi considerado que o módulo de elasticidade (34GPa) e a tensão de ruptura (45MPa) tem valores fixos e energia de fratura e coeficiente de variação da energia de fratura variam no modelo. O corpo simulado tem 5x5x20 módulos básicos de 0,005m de comprimento nas direções X, Y e Z respectivamente. Desta forma a energia de fratura e seu coeficiente de variação são estudados neste trabalho, com o objetivo de proporcionar a curva tensão x deformação que mais se ajuste ao modelo real. O primeiro passo foi testar o modelo com o coeficiente de variação igual zero e alterar apenas o a energia de fratura. Dessa forma foi analisado de maneira isolada as alterações proporcionadas pela energia de fratura, pois assim todas as barras tem exatamente as mesmas propriedades. Os resultados encontrados para essas primeiras simulações mostram que para energias de fratura baixas as peças rompe logo após atingir a tensão máxima, de modo a não sair em momento algum do regime elástico. Apresentam assim um comportamento frágil. Para valores médios de energia de fratura as peças apresentam um enrijecimento e mostram um comportamento de transição entre frágil e dúctil. Para energias de fratura elevadas as peças apresentam uma grande quantidade de deformação (amolecimento) depois de atingir a tenção máxima de enrijecimento e contínua se deformando até chegar em uma tensões muito baixas. Assim apresentam um comportamento dúctil com propagação estável de fissuras. O segundo passo foi mapear o modelo com alterações nas propriedades dos materiais, portanto foi aplicado coeficientes de variação da energia de fratura de 50% e 100%. Os resultados mostram que quanto mais alto a variação menor é a tensão máxima atingida e a curva tensão x deformação se mostra mais suave. Analisando os gráficos ficou evidente que para o objetivo do modelo é necessário utilizar energia de fratura elevada e que seu coeficiente de variação esteja na faixa dos 50%.