Modelo viscoplástico com dano não local aplicado a rochas salinas sob deformações finitas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Bresolin, Geovani
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/169082
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016.
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spelling Modelo viscoplástico com dano não local aplicado a rochas salinas sob deformações finitasEngenharia mecânicaRochas salinasViscoplasticidadeMétodo dos elementos finitosDeformações (Mecânica)Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016.O presente trabalho consiste em propor um modelo constitutivo elastoviscoplástico com dano não local para a análise do comportamento dúctil e frágil de rochas salinas, no âmbito de grandes deformações, e desenvolver um sistema computacional, baseado no método dos elementos finitos, visando à solução de problemas em estado plano de deformações e axissimétricos. A formulação do modelo procede com uma descrição Lagrangeana total e considera as equações constitutivas escritas em termos da medida de deformação de Hencky e da tensão rotacionada de Kirchhoff. A modelagem da resposta dúctil (fluência primária e secundária) é descrita adotando um critério de escoamento de Drucker-Prager e a lei de fluência de Multimecanismos de Deformação (M-D) ou uma versão modificada da lei de Mecanismo Duplo. A descrição da degradação da rocha é baseada em um modelo constitutivo desenvolvido para a análise do comportamento de geomateriais, o qual considera o dano perante deformações volumétricas expansivas e permite estimar o comportamento frágil da rocha. No modelo teórico proposto considera-se, ainda, uma teoria não local de dano baseada na teoria de primeiro gradiente do dano, tendo como objetivo principal reduzir a sensibilidade da malha de elementos finitos na resposta dos problemas. Além disso, propôs-se um método numérico semi-implícito, na formulação incremental do problema, com a finalidade de obter soluções numéricas aproximadas utilizando o método de elementos finitos de Galerkin. A fim de validar o modelo proposto e o código implementado foram simulados numericamente alguns ensaios mecânicos de rochas, além da simulação do comportamento de distintos túneis em formações salinas para fins de avaliação qualitativa das respostas da fluência e do dano. O modelo constitutivo proposto, através do código desenvolvido, forneceu uma representação adequada do comportamento de fluência das rochas salinas e descreveu qualitativamente bem o dano gerado nestas rochas.<br>Abstract : The objectives of this study were to propose an elasto-viscoplastic constitutive model with non-local damage for the analysis of the ductile and brittle behavior of rock salt under finite strains, and develop a computer system, based on the finite element method, in order to solve plane strain and axisymmetric problems. The model formulation proceeds with a total Lagrangian description and considers the constitutive equations written in terms of the Hencky strain measure and the rotated Kirchhoff stress. The modeling of the ductile response (primary and secondary creep) is described employing the Drucker-Prager yield criterion and the Multi-mechanism Deformation (M-D) model for creep or a modified version of the Double Mechanism creep law. The description of rock degradation is based on a constitutive model developed for the analysis of the behavior of geomaterials, which considers the damage under expansive volumetric strains and allows the brittle behavior of the rock to be estimated. In the proposed theoretical model a non-local damage theory based on the first gradient theory for damage is also considered, mainly in order to reduce the sensitivity of the response of the finite elements mesh to the problems. Moreover, in the incremental formulation of the problem a semi-implicit numerical scheme is proposed, aimed at obtaining approximate numerical solutions using the Galerkin finite element method. In order to validate the proposed model and the code implemented some rock mechanical tests were numerically simulated along with the behavior of different tunnels in saline formations to obtain a qualitative evaluation of creep and damage responses. The proposed constitutive model, through the code developed, provided an acceptable representation of the creep behavior of rock salt and good qualitative description of the damage generated in these rocks.Alves, Marcelo KrajncUniversidade Federal de Santa CatarinaBresolin, Geovani2016-10-11T04:03:56Z2016-10-11T04:03:56Z2016info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisxxx, 120 p.| il., grafs., tabs.application/pdf342222https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/169082porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2016-10-11T04:03:56Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/169082Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732016-10-11T04:03:56Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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