Riassunto analitico
In questa Tesi Magistrale viene effettuato uno studio numerico parametrico della propagazione della frattura considerando condizioni miste tra Modo I e Modo II. Focalizzandosi sulla Meccanica della Frattura in dominio Lineare-Elastico (LEFM), viene esaminato il Test del Disco Brasiliano (BDCN) di un campione cementizio con intaglio centrale. L’analisi viene realizzata per un raggio R, una forza P e proprietà del materiale definiti inizialmente. I risultati sono ottenuti per valori differenti della lunghezza a dell’intaglio centrale e dell’angolo di inclinazione α rispetto all’orizzontale. La direzione di formazione della frattura viene stimata mediante tre diversi metodi: il criterio della massima tensione tangenziale (MTS), il criterio della densità di energia di deformazione (SED) e il criterio di spostamento dell’estremità della crepa (CTD). Questo studio si basa sul concetto classico di meccanica della frattura, in cui la distribuzione delle tensioni in un provino viene descritta dagli stress intensity factors (SIFs). Viene considerata la soluzione di Williams, la quale si basa sull’evoluzione di tensione e spostamento nell’intorno dell’estremità della crepa. I risultati ottenuti vengono anche comparati per mezzo della soluzione fornita dal J-Integral. Il modello viene realizzato per mezzo del software agli elementi finiti ANSYS. Per concludere, i modelli teorici di propagazione della frattura vengono confrontati con i dati sperimentali.
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Abstract
In this Master Thesis, a numerical parametric study of the crack propagation under various level of mixed-mode conditions is evaluated. By focusing of the Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM), the model of concrete Brazilian Disc Test (BDCN) with a central notch is considered and its analysis with defined radius R, force P and material properties is performed. The results are obtained by varying the length a of the central notch and its angle of inclination α with respect to the horizontal axis. The crack growth direction is estimated through three different criteria: the maximum tangential stress (MTS) criterion, the strain energy density (SED) criterion and the crack tip displacement (CTD) criterion. This study involves the classical single-parameter fracture mechanics concept, in which the stress distribution in a cracked specimen is described by the stress intensity factors (SIFs). The Williams solution of the crack-tip stress and displacement fields is taken into account. As a comparison, the solution is also provided with J-Integral. The model is created with the finite element method software ANSYS. Lastly, the crack paths obtained are compared with experimental data.
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