Análisis mediante elementos de contorno de problemas de propagación cuasi-estática de fisuras

Abstract

En esta comunicación se presenta la formulación mixta del Método de los Elementos de Contorno para la resolución de problemas bidimensionales de propagación cuasi-estática de grietas dentro del régimen elástico-lineal. Mediante la formulación mixta del Método de los Elementos de Contorno pueden analizarse problemas de fractura discretizando únicamente el contorno del dominio bajo consideración y ambas caras de la grieta, lo cual reduce enormemente el trabajo de modelado y remallado. Los factores de intensidad de tensiones en el vértice de la grieta, en modo I, II o mixto, se calculan de manera directa a partir de los desplazamientos de apertura y cizalladura del elemento adyacente al vértice. A partir de los factores de intensidad de tensión se ha calculado la dirección de propagación mediante el criterio de la mínima energía de deformación. En esta dirección se incrementa la longitud de la grieta simplemente añadiendo un nuevo elemento, sin necesidad de un costoso remallado del dominio, tal y como ocurre en otros métodos. Se muestra finalmente una serie de problemas de crecimiento cuasi-estático de fisuras.

In this paper the mixed formulation of the Boundary Element Method is presented. This formulation is used to solving quasi-static crack propagation problems within the Linear Elas­tic Fracture Mechanics framework. The meshing effort is greatly reduced in the Mixed Boundary Element Method since only the exterior boundary and both faces of the crack have to be meshed. The Stress Intensity Factors, in mode I, II or mixed, are obtained form the crack opening and shearing displacement computed in a special element adjacent to crack tip. From the Stress In­tensity Factors the crack propagation path can be predicted. The mínimum strain energy density criterion has been used in this communication to predict. In the predicted direction the crack is extended simply appending a new boundary element, so there is no need of a complex remeshing effort as it happens in sorne other methods, Finally severa! problems of quasi-static crack-growth are shown.