Marco para un modelo constitutivo extendido para geomateriales con fallas localizadas

Resumen

Fallas localizadas en geomateriales están precedidas y se dan en conjunto con deformaciones intensas y cambios micro estructurales irreversibles del material en una región de tamaño finito, pero pequeña. Corte, compactación y bandas de dilatación observables en suelos y rocas porosas son ejemplos típicos de fenómenos que conducen a fallas localizadas. Ha sido experimentalmente demostrado que el ancho h de la banda de localización es una cantidad física relacionada con la micro estructura del material. Por otro lado, métodos numéricos para la resolución de problemas de valor en la frontera usualmente introducen otra longitud de escala H como un resultado de la discretización espacial del dominio considerado en partes más pequeñas sobre el cual la respuesta constitutiva del material está definida en términos de relaciones incrementales de tensión-deformación. Mientras h como cantidad física está fija, H varía con la resolución de la discretización numérica. Dado que h escala con la micro estructura del material y por lo tanto es usualmente mucho más pequeño que la resolución de la discretización numérica, el caso H > h es considerado en este estudio, por ejemplo el comportamiento en falla gobernado por una banda de localización de ancho h inserta en una masa elástica de lado nominal H. Se presenta un marco de modelamiento constitutivo general para conectar estas dos escalas, y las respuestas correspondientes del material dentro y fuera de la zona de localización. Se demuestra como esta estrategia puede ayudar a obtener soluciones con significado físico que son independientes de la discretización espacial en análisis numéricos. Análisis numéricos de falla localizada en materiales cuasi frágiles son además usados para destacar las características y aplicabilidad de la estrategia propuesta.