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Elementos de Interfaz Mecánica

Wednesday 4 April 2012, by Gislaine Pardo

Los elementos de interfaz mecánica surgen por la necesidad de modelar la interfaz de presas, interfaz concreto – roca, donde podía producirse deslizamiento y/o apertura. El programa de elementos finitos Code_Aster permite la posibilidad de dos tipos de interfaz:

  • Interfaz de ruptura - apertura
  • Interfaz de deslizamiento

El presente tutorial ilustra el comportamiento de elementos de interfaz mecánica del tipo friccional (Morh-Coulomb) en los siguientes escenarios de modelación:

  • Ejemplo A: Interfaz en compresión pura
  • Ejemplo B: Interfaz en corte puro
  • Ejemplo C: Interfaz en tracción y corte
  • Ejemplo D: Contacto clásico presa-roca, durante llenado de la presa

Geometría

Para los cuatro primeros ejemplos consideramos la siguiente geometría:

Geomtería

Ver el tutorial sobre la creación de elementos de interfaz de espesor nulo.

Propiedades Mecánicas

||Presa de Concreto|Table Summary|| | {{{Ejemplo}}} | {{{A}}} | {{{B}}} | {{{C}}} | {{{D}}} | | | Compresión pura |Corte Puro | Tracción y Corte| Presión de agua| |Módulo de Young, E  [MPa] |3\times10^{4} |3\times10^{4} |3\times10^{4} |3\times10^{4} | |Módulo de Poisson, \nu | 0.0| 0.0 | 0.33 | 0.33 | |Densidad, \rho  [kg/cm2]| 2400| 0.0| 2400| 2400| ||Roca de Fundación|Table Summary|| | {{{Ejemplo}}} | {{{A}}} | {{{B}}} | {{{C}}} | {{{D}}} | | | Compresión pura |Corte Puro | Tracción y Corte| Presión de agua| |Módulo de Young, E  [MPa] |9\times10^{4} |9\times10^{4} |9\times10^{4} |9\times10^{4} | |Módulo de Poisson, \nu | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | |Densidad, \rho  [kg/cm2]| 0.0| 2700| 2700| 2700|

Se asume un comportamiento elástico para estos ejemplos.

Interfaz friccional

La interfaz modelada corresponde a un borde artificial cuya constitutiva se basa en el modelo friccional de Morh-Coulomb regularizado para que exista unicidad y convergencia:


||Parámetros de la Interfaz |Table Summary|| |Rigidez Normal| k_n=10^{12} [Pa]| |Rigidez Tangencial| k_t=k_n\times2| |Módulo de Fricción| \mu = 0.35| |Cohesión| c=5\times10^{4}| |Módulo de endurecimiento| k=k_t\times10^{-8}|

Resultados

Ejemplo A

En el ejemplo A se aplica compresión pura a la interfaz, con un valor de $P_o$ que aumenta en forma lineal en el tiempo hasta alcanzar un valor de $ P_o = 300 [KPa] $.

Compresión Pura

Ejemplo B

En el ejemplo B se impone un desplazamiento de $\delta_x = 0,05 [mm]$ en el vértice $(0,0)$, lo que genera corte en la interfaz.

Corte Puro

Ejemplo C

En el ejemplo C se impone un desplazamiento en el vértice $(0,10)$ en ambas direcciones: $\delta_x = 0,15 [mm]$ , $\delta_y = 0,1 \times \delta_x$.
El desplazamiento impuesto genera tracción y corte en la interfaz.

Tracción y Corte

Ejemplo D

En el ejemplo D se simula una presa típica sometida a una presión de agua que varía en el tiempo en forma cuasi-estática, simula el llenado de la presa.

Presión de agua

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