Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería (Aug 2010)
Aspectos que afectan las bandas de corte en simulaciones numéricas con elementos finitos de ensayos de deformación plana con un modelo constitutivo hipoplástico Aspects that affect the shear bands in numerical simulations of strain plane test using finite elements in a hypoplastic constitutive model
Abstract
En los análisis geomecánicos convencionales realizados con el Método de Elementos Finitos, las características de la banda de corte son dependientes, entre otros factores, de la orientación de los elementos. Para eludir la dependencia de los resultados con el enmallado se han empleado medios continuos no convencionales. Sin embargo no se encuentra en la literatura técnica en geomecánica un estudio metódico que muestre esta y otras dependencias en la formación de bandas de corte. Este artículo presenta un estudio sistemático de los factores que influyen en la formación de bandas de corte. El estudio se realizó simulando ensayos de deformación plana tipo biaxial en la arena de Karlsruhe, empleando un modelo constitutivo hipoplástico en un continuo de Boltzmann. Se concluye que en un análisis de elementos finitos convencional se tiene que: La forma de la banda de corte depende de la inclinación de los elementos finitos, la relación esfuerzo-deformación dentro de la banda de corte depende del enmallado, el espesor de la banda de corte es independiente del número de elementos débiles pero está en función del tamaño de los elementos y la inclinación de la banda de corte está modulada por la inclinación de los elementos.In conventional geomechanical analysis performed with the Finite Element Method, the orientation of the failure surface or shear band depends on the orientation of the elements. To avoid this undesirable dependence, the analysis in finite elements has been developed based on non conventional continuum media. However, there is not available geomechanical technical literature related with a methodic research upon the factors that influence the shear band formation. This paper presents a systematical study about factors that affect the shear band formation. Simulations of biaxial tests (plain strain) in Karlsruhe sand were undertaken, considering a hypoplastic constitutive model in a Boltzmann continuum. It is concluded that: the shape of the shear band depends on the inclination of the finite elements, the relation stress-strain depends on the mesh, the thickness of the shear band is independent on the number of weak elements but is function of the size of the finite elements and the inclination of the shear band is controlled by the inclination of the elements.
