Modelo de interfase elástica lineal frágil (MIELF) aplicado a problemas tridimensionales con crecimiento de grietas en modo mixto

Abstract

En la actualidad, desde un punto de vista numérico, la mayoría de investigaciones sobre los despegues y/o delaminaciones que aparecen en las interfases se centran en modelos 2D. Para modelar el comportamiento no lineal de la interfase se usa el Modelo de Zona Cohesiva (MZC), que es la técnica más extensivamente empleada, u otros modelos de interfase alternativos. Este es el caso del recientemente propuesto Modelo de Interfase Elástica Lineal Frágil (MIELF), el cual consiste en una ley lineal de tensión-desplazamiento relativo, donde un punto que alcanza su valor crítico falla de manera abrupta. El objetivo de este trabajo es ampliar el MIELF propuesto originahnente en 2D para su aplicación en problemas 3D, implementando además este modelo en un entorno de análisis basado en el Método de los Elementos Finitos a través de la herramienta UMAT del programa comercial ABAQUS. Una de las características del presente modelo es el tratamiento adecuado que realiza sobre los modos mixtos de fractura que pueden aparecer en una grieta 3D. Esta nueva herramienta tiene por objetivo realizar un estudio detallado de diferentes problemas que incluyen el despegue de interfases.

Nowadays, from a numerical point of view, research dealing with interface debonds is focused on 2D models. The nonlinear behaviour ofthe interface is modelled using Cohesive Zone Models (CZMs) or other altemative models. This is the case of the recently proposed Linear Elastic Brittle Interface Model (LEBIM). The LEBIM is characterized by a linear constitutivo law (traction-relative displacement) where an interface point fails abruptly once a critica! (failure) traction is reached. The aim of the present investigation is to extend the LEBIM ( originally proposed for 2D problems) for its application in 3D problerns. The model is implemented in Finite Element Method (FEM) environment through a UMAT user subroutine included in the commercial code ABAQUS. One of the main characteristics for the present model is the adequate treatment of the mixed fracture modes that m ay appear in a 3D crack surface. The final goal ofthe present too! is to carry out detailed studies for different problems where interface debonds may occur.