Modelo de dano não local para decoesão de interfaces

Abstract

O objetivo do trabalho consiste em propor um modelo constitutivo e um procedimento numérico para a análise do processo de perda de adesão na interface entre constituintes, sujeita a uma condição de contato unilateral com atrito na interface. O modelo proposto considera duas variáveis de dano possibilitando não só a descrição do modo I de abertura da trinca na interface mas também o modo II de abertura e sua interação com o modo I no processo de perda de adesão. Faz-se uso de um modelo não local de dano baseado na teoria de primeiro gradiente. O modelo proposto foi inteiramente desenvolvido em um contexto da termodinâmica de processos irreversíveis assegurando assim a obtenção de um modelo constitutivo consistente termodinamicamente. Para a discretização do problema proposto foram aplicados o método da diferença finita semi-implícito na discretização do domínio temporal, e o método dos elementos finitos para discretização do domínio espacial. Visando a validação do modelo proposto e a identificação dos parâmetros materiais inclusos no modelo foram considerados alguns testes experimentais e alguns problemas. O modelo proposto mostrou ser capaz de reproduzir adequadamente testes do tipo DCB, que são aberturas do tipo modo I puro, com adesivos de características tanto dúctil quanto frágil; e ensaios de abertura de trinca através de flexão em três pontos.<br>

Abstract : The objective of this work is to propose a constitutive model and a numerical scheme for the analysis of the adherence loss process in the interface of different constituents, subjected to unilateral contact with friction condition on the interface. The proposed model considers two damage variables allowing not only mode I crack opening on the interface but also mode II and their interaction due to the debonding process. The proposed model employs a non local damage theory based on a gradient damage approach being entirely developed within the framework of irreversible thermodynamics, assuring the development of a consistent thermodynamic constitutive model. In the discretization of the problem one employs a semi-implicit finite difference method with respect to the time domain and the finite element method with respect to the spatial domain. In order to validate the proposed constitutive model and identify the associated material parameters, one considered some experimental tests and some proposed problems. The proposed model showed to be capable of reproducing properly experimental tests of the type DCB, with are related to mode I of crack opening, using adhesives with characteristic of quasibrittle and ductile types, and experiments of crack opening obtained in the classical three points bending tests.