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http://hdl.handle.net/10761/1242
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Data: | 23-apr-2012 |
Autori: | Di Venti, Giuseppe Tommaso |
Titolo: | Modellazione numerica della nascita e dello sviluppo di interfacce mediante il metodo delle discontinuità forti |
Abstract: | Nella realizzazione di componenti e di elementi strutturali è
diffuso l'impiego di materiali nei quali, raggiunti particolari
stati di sollecitazione, si attivano processi di frattura.
Esperienze di laboratorio condotte all'inizio del XX secolo
hanno mostrato che diversi materiali esibiscono concetrazione
di deformazioni inelastiche in bande ristrette, chiamate zone
di localizzazione.
Il fenomeno della localizzazione è causato dalla presenza di vuoti,
microfratture ed imperfezioni a livello microscopico;
a livello macroscopico vengono osservati fratture nelle rocce
o nel calcestruzzo, bande di taglio nei metalli e superfici
di scorrimento nei terreni.
L'analisi dei fenomeni di frattura può essere effettuata a diverse
scale dimensionali, che vanno da quella atomistica alla macroscala,
tipica degli approcci ingegneristici.
I due contesti teorici maggiormente accreditati per modellare
i meccanismi di frattura sono la Meccanica della Frattura e la
Meccanica del Continuo.
I legami costitutivi utilizzati in questi contesti sono caratterizzati
da incrudimento negativo (softening),
al fine di riprodurre il decremento di sforzo al crescere delle
deformazioni del materiale.
Nell'ambito della Meccanica del Continuo si distinguono due approcci:
un approccio con fratture discrete, basaro sul modello di frattura
coesiva, ed un approccio al continuo con fratture distribuite
(smeared crack approach).
Quest'ultimo, sebbene vantaggioso dal punto di vista dell'implementazione
numerica, presenta problematiche legate alla non oggettività della risposta
al variare della discretizzazione adottata (mesh-dependency)
a causa del comportamento softening del materiale.
Al fine di superare tali limiti sono stati proposti diversi approcci
rintracciabili in letteratura, quali i modelli con continuo arricchito,
i modelli con discontinuità deboli, caratterizzati da salti nel campo delle
deformazioni, e i modelli con discontinuità forti, con discontinuità
nel campo degli spostamenti.
In letteratura possono essere reperiti molti contributi basati
sull'approccio con discontinuità forti, nei quali vengono proposte
diverse strategie di implementazione nel metodo agli elementi finiti.
Tali strategie possono essere classificate in base al modo in cui
viene inclusa un'interfaccia nell'elemento finito.
Le interfacce sono dette interelemento se lo sviluppo di interfacce
avviene in corrispondenza di specifici elementi finiti di spessore nullo
(zero-thickness element), posti tra elementi finiti standard.
Se la nascita e lo sviluppo di interfacce
avviene all'interno degli elementi finiti definiti dalla
discretizzazione del dominio adottata si parla di interfacce
intraelemento.
La tesi è sviluppata nel contesto dell'approccio delle discontinuità
forti intraelemento.
Dopo aver formulato il problema del solido elastoplastico attraversato
da discontiniutà forti, si è posta l'attenzione sulla possibilità
di utilizzare approssimazioni lineari per il salto nel campo degli
spostamenti.
Si è proposta una strategia di soluzione numerica del problema,
modellato nell'ambito del metodo agli elementi finiti,
valida sia per elementi bilineari che prevedono salti costanti
che per elementi biquadratici con salti lineari.
Tale strategia è stata implementata nel codice di calcolo FracSDA8,
realizzato ad hoc in ambiente MatLab.
Sono state infine presentate alcune analisi numeriche
effettuate con il codice FracSDA8 al fine di validare l'algoritmo di soluzione
proposto e di provare il corretto funzionamento del programma. |
In | Area 08 - Ingegneria civile e architettura
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Full text:
File |
Descrizione |
Dimensioni | Formato | Consultabilità |
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DiVentiGT2012_04_23a.pdf | | 39 MB | Adobe PDF | Visualizza/apri
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DVNGPP84D16G273N-DiVentiGT.pdf | DiVenti | 20 MB | Adobe PDF | Visualizza/apri
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