Análise de degradação material, bifurcação e transição entre descontinuidades fracas e fortes através do método dos elementos de contorno

A formulação implícita do método dos elementos de contorno é aplicada a problemas bidimensionais de falhas materiais envolvendo, sequencialmente, dissipação inelástica com amolecimento em meio contínuo, bifurcação e transição entre descontinuidades fracas e fortes. A condição de bifurcação é definida pela singularidade do tensor de localização, também conhecido, por questões históricas, como tensor acústico. As descontinuidades fracas estão associadas às bandas de localização de deformações de espessura finita, que vão se tornando cada vez mais estreitas até colapsar numa superfície de descontinuidade no campo de deslocamentos, denominada descontinuidade forte. Modelos constitutivos contínuos são adotados para a representação do material em todas estas etapas, levando-se em conta as adaptações provenientes da análise de descontinuidade forte nas fases pós-bifurcação. A metodologia é suficientemente genérica para o tratamento de qualquer tipo de instabilidade física e, de acordo com o modelo constitutivo adotado, as descontinuidades podem representar superfícies de deslizamento na geomecânica, bandas de cisalhamento em materiais dúcteis ou trincas em materiais frágeis (ou parcialmente frágeis). No entanto, nesta tese, apenas o último caso foi abordado, a partir da utilização de um modelo de dano isotrópico. A propagação da trinca no domínio sólido é realizada através de um algoritmo de geração automática de células e, neste contexto, a zona de processo de fratura na ponta da trinca cá totalmente representada pelas células em regime de dano contínuo e por aquelas em regime de descontinuidade fraca.The implicit formulation of the boundary element method is applied to bidimensional problems of material failure involving, sequentially, inelastic dissipation with softening in continuous media, bifurcation and transition between weak and strong discontinuities. The bifurcation condition is dened by the singularity of the localization tensor, also known, for historical reasons, as acoustic tensor. The weak discontinuities are associated to strain localization bands of nite width, which become increasingly narrow until to collapse in a surface with discontinuous displacement eld, called strong discontinuity surface. Continuum constitutive models are adopted to represent the material behaviour in all of these steps, taking into account the adaptations that come from the strong discontinuity analysis for the post-bifurcationphases. The methodology is generic enough to treat any type of material instability and, according with the constitutive model adopted, the discontinuities may represent slip lines in geomechanics, shear bands in ductile materials or cracks in brittle (or quasi-brittle) materials. However, in this thesis, only the last case was considered, from the adoption of an isotropic damage model. The crack propagationacross the solid domain is done by an automatic cells generation algorithm and, in this context, the fracture process zone in the crack tip became totally represented by the cells in the continuum damage regime and the cells with weak discontinuities