Modelo de daño dependiente de la velocidad de deformación

Abstract

Los modelos constitutivos utilizados en el análisis de estructuras sometidas a acciones dinámicas de tipo impulsivo, como impacto o explosión, deben tener en cuenta la velocidad de deformación en su formulación. Estudios experimentales recientes muestran que la resistencia, el endurecimiento o ablandamiento y la energía de fractura del material están significativamente influenciadas por la velocidad de deformaciónn 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 soluciónn en problemas dinámicos con ablandamiento. En este trabajo se propone un modelo de daño escalar dependiente del tiempo para hormigón. El mismo está basado en una extensión de un modelo de daño independiente del tiempo a través de una regla de evolución del daño análoga a la de la deformación viscoplástica de Perzyna. La formulación propuesta permite simular la dependencia de la velocidad de deformación, en particular, la sobrerresistencia y modificación de la energía de fractura que presenta el hormigón bajo altas velocidades de deformación. Como casos extremos, el modelo es capaz de reproducir tanto un comportamiento elástico como uno de daño independiente del tiempo. El modelo propuesto se implementa en un programa de elementos finitos no lineal dinámico. La integración de la ecuación constitutiva se realiza mediante un algoritmo tipo full Euler backward. El operador tangente consistente se deduce a partir de un sistema de ecuaciones implícitas dependientes de la deformación específica. Los ejemplos de aplicación desarrollados muestran que el modelo es capaz de simular el comportamiento del hormigón bajo altas velocidades de deformación.