Resumen de On the driving force for phase field fracture modelling of geomaterials considering the effect of dilatancy

Y. Navidtehrani, María Covadonga Betegón Biempica, Emilio Martínez Pañeda

• español

  El método “phase field” ha demostrado ser un instrumento computacional con base física de gran utilidad y potencia en la mecánica de la fractura. Con él es posible modelizar fenómenos de fractura tan complejos como la ramificación, la confluencia y la iniciación de grietas en distintas geometrías, y en distintas escalas, a partir del equilibrio termodinámico de la fractura y el criterio de fractura de Griffith. Sin embargo, los métodos phase field habitualmente utilizados no son capaces de reproducir la diferencia de comportamiento a fractura en condiciones de tracción y de compresión. Para evitar que durante la compresión la energía de fractura continúe aumentando, se han desarrollado distintas técnicas de separación o descomposición de la energía de deformación, siendo las más populares las denominadas descomposición volumétricadesviadora y descomposición espectral. Sin embargo, estas descomposiciones llevan a fisuraciones que no concuerdan con las obtenidas experimentalmente. En este trabajo, se presenta una descomposición nueva de la energía de deformación basada en el criterio de rotura de Drucker-Prager, capaz de recoger el comportamiento de materiales granulares en compresión y cortadura.

• English

  The phase field fracture method has emerged as a compelling physical and computational framework for predicting cracking in solids. Complex fracture phenomena such as crack branching, merging and nucleation from arbitrary sites can be captured on arbitrary geometries and dimensions, based on Griffith and the thermodynamics of fracture. However, in the absence of an ad hoc split of the strain energy density into tensile and compressive parts, the energy stored in the solid increases also during compressive stress-strain states and becomes available to act as a driving force for fracture.

  To prevent this, several strain energy decomposition schemes have been presented, being the two most popular ones arguably the so-called volumetric-deviatoric split and the spectral decomposition. While these splits prevent damage evolution in compressive states, they lead to cracking patterns that do not match what is observed in experimental testing of geomaterials. To overcome this, we present a new strain energy decomposition based on Drucker-Prager’s failure criterion, which can capture dilatancy effects as observed in granular materials.