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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, | $3\times10^{4}$ | $3\times10^{4}$ | $3\times10^{4}$ | $3\times10^{4}$ | |Módulo de Poisson, $\nu$ | | | | | |Densidad, $\rho [kg/cm2]$ | | | | | ||Roca de Fundación|Table Summary|| | {{{Ejemplo}}} | {{{A}}} | {{{B}}} | {{{C}}} | {{{D}}} | | | Compresión pura |Corte Puro | Tracción y Corte| Presión de agua| |Módulo de Young, | $9\times10^{4}$ | $9\times10^{4}$ | $9\times10^{4}$ | $9\times10^{4}$ | |Módulo de Poisson, $\nu$ | | | | | |Densidad, $\rho [kg/cm2]$ | | | | |

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