Evaluación de la técnica acoplada de elementos finitos y elementos discretos en problemas de fractura de rocas. Aplicación a voladuras en el frente de túneles
El objetivo de la presente tesis es evaluar la eficiencia de un nuevo método numérico que acopla el conocido método de elementos finitos (MEF) con el método de elementos discretos (DEM) para la predicción de las multi-fracturas que se producen en los materiales sometidos a un estado de cargas determ...
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| Tipo de documento: | dissertação |
| Data de publicação: | 2017 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositório: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglês |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/115293 |
| Acesso em linha: | https://hdl.handle.net/2117/115293 |
| Access Level: | Acceso aberto |
| Palavra-chave: | Finite element method Rock mechanics Tunnels Fractura Geomateriales Voladuras Elementos discretos Elements finits, Mètode dels Mecànica de roques Túnels Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil |
| Resumo: | El objetivo de la presente tesis es evaluar la eficiencia de un nuevo método numérico que acopla el conocido método de elementos finitos (MEF) con el método de elementos discretos (DEM) para la predicción de las multi-fracturas que se producen en los materiales sometidos a un estado de cargas determinado. Se expondrán también las ventajas de emplear la tecnología FEM-DEM en detrimento de otras formulaciones ya existentes como el método de elementos discretos (DEM) o los modelos de daño convencionales. La tecnología FEM-DEM se comporta inicialmente como un modelo de daño, que considera que el comportamiento no-lineal inelástico que sufre un sólido cohesivo-friccional es consecuencia de la formación y desarrollo de micro-fisuras. Una vez se alcanza un cierto nivel de deterioro del material, la formulación FEM-DEM sustituye ese elemento carente de rigidez por elementos discretos que seguirán la evolución de la fractura. Es por este motivo que se le denomina teoría FEM-DEM ya que se parte de una geometría inicial de elementos finitos, los cuales van a ser solicitados por unas cargas exteriores y, según la intensidad de las mismas, van a deteriorarse hasta transfigurarse en elementos discretos. En primera instancia se ha aplicado dicha técnica al estudio de la rotura de probetas de rocas sometidas a ensayos de compresión uniaxial, tracción indirecta y ensayo de corte. Los ejemplos anteriores fueron de vital importancia para realizar una primera validación del código empleado. A continuación se ha estudiado la aplicación de la técnica FEM-DEM al estudio de la fractura de un frente de túnel sometido a una secuenciación de cargas de voladura determinada así como la simulación de un arco de mampostería sometido a un asiento diferencial. |
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