Caracterização do processo de fratura utilizando o método dos elementos discretos e as técnicas de emissão acústica

Abstract

A aplicação de técnicas de Emissão Acústica está revolucionando a caracterização da ruptura em sólidos quase frágeis. Neste contexto a modelagem numérica deste tipo de problema pode ser de utilidade para facilitar a interpretação de ensaios. Para realizar estas simulações foi utilizada uma versão do método dos elementos discretos formados por barras, chamado aqui de Método dos Elementos Discretos (DEM), o qual consiste em discretizar o sólido em um arranjo de barras em que as massas estão localizadas nos nós e as barras tem rigidez equivalente ao contínuo que se deseja representar. É realizada primeiramente a comparação entre um ensaio apresentado na literatura e resultados numéricos obtidos com DEM. O mesmo modelo também é analisado submetido a outros tipos de solicitação (tração e flexocorte). Finalmente se comparam os resultados obtidos em termos de parâmetros comumente apresentados em análises de emissão acústica, ilustrando a potencialidade de utilizar este método para auxiliar na interpretação de ensaios de EA.

Applications of acoustic emission techniques are revolutionizing the characterization of quasi fragile materials. In this context, the numerical model can be useful to help the interpretation of the simulation. To perform these simulations was used a version of the discrete elements method (DEM). This numeric model is based on the representation of a solid by means of a cubic arrangement of elements able to carry only axial loads. The discrete elements representation of the orthotropic continuum was adopted to solve structural dynamics problems by means of explicit direct numerical integration of the equations of motion, assuming the mass lumped at the nodes. Each node has three degrees of freedom, corresponding to the nodal displacements in the three orthogonal coordinate directions. This study compares the paper presented in the literature and numerical results obtained with DEM. The same model is also analyzed with other request types (tensile and shear). Finally, the results obtained in terms of parameters usually presented in acoustic emission analysis are compared showing the potential to use this method to aid in the interpretation of AE tests.