A mecânica da fratura elástica linear e o modelo coesivo na previsão do fraturamento de rochas

• Main Author: Daniela Gírio Marchiori
• Other Authors: Antonio Airton Bortolucci
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 1997
• Subjects: Ensaio; Fratura; Rocha; Experiment; Fracture; Rock
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-14112012-105517/

O presente trabalho foi desenvolvido com o intuito de verificar a influência do efeito escala na variação da forma da curva tensão-deformação e na resistência de duas rochas brasileiras: o arenito silicificado da Formação Botucatu e o basalto da Formação Serra Geral. Para tanto, foram executados ensaios de flexão a três pontos, com controle do processo de fraturamento, em amostras de ambas as rochas. Os ensaios foram conduzidos sobre quatro tamanhos diferentes de corpos de prova. Experimentalmente, não foi observada variação na forma da curva força-deslocamento com o tamanho das amostras. Observou-se também que a variação da resistência em função dos tamanhos das amostras aproxima-se do previsto pela Mecânica da Fratura Elástica Linear. As curvas força-deslocamento obtidas experimentalmente foram comparadas com duas outras curvas obtidas numericamente, uma através de simulações baseadas na Mecânica da Fratura Elástica Linear, e outra com base na teoria do Modelo Coesivo de propagação de fraturas em análise não linear. Os dados obtidos mostram que entre as duas simulações numéricas a que apresenta melhor aproximação à simulação experimental é a do Modelo Coesivo e que ambas subestimam os deslocamentos no trecho pós-ruptura dos ensaios. === This present work has been developed aiming to verify the scale effect influence on the stress-strain curve form as well on the strength of two Brazilian rocks: Botucatu sandstone and basalt from Serra Geral Formation. Using samples of those rocks three point beam bending experiments have been made in with the crack displacement opening mouth was controlled. The experiments have been conducted using four different samples size. In the experiments no variation in the form of the force-displacement curve has been observed considering those chosen samples sizes. The rock strength variation for those samples is approximately the one predicted by the Linear Elastic Fracture Mechanics Theory. The force-displacement curves experimentally achieved were compared with two other curves obtained numerically, one using the Linear Elastic Fracture Mechanics Theory with FEM and other assuming the fictitious Cohesive Crack Model with BEM. It has been verified that among the two numerical procedures the Cohesive Crack Model gives better results and both give smaller displacements after the rupture.