Generation of random particle assemblies for fracture studies of concrete

Nuno Monteiro Azevedo, José Vieira de Lemos

Um modelo numérico para a análise do comportamento não-linear de estruturas de betão deve ter a capacidade de representar a formação e propagação de fendas e os seus efeitos na resposta estrutural global.
Os modelos de partículas, que se enquadram na classe dos modelos de elementos discretos, têm em consideração a estrutura de agregado do betão e a interacção física das suas componentes, pelo que têm sido desenvolvidos e aplicados ao estudo da fractura no betão.
Estes modelos permitem representar de uma forma explícita os processos de geração e propagação das fracturas.
No presente trabalho, são propostos algoritmos para a geração de sistemas aleatórios de partículas 2D. Por forma a modelar o betão simples, um sistema de partículas com porosidade alta, representando a estrutura de agregado, é gerado inicialmente.
De seguida, um segundo método de geração é desenvolvido de modo a se obter um sistema de partículas compacto.
Os algoritmos apresentados permitem a geração de sistemas de partículas representando o agregado com base num dado conjunto de parâmetros que definem a geometria, tamanho, relação entre dimensões, e distribuição das partículas.
Os algoritmos de geração propostos possibilitam a geração de sistemas de partículas circulares e de sistemas híbridos constituídos por partículas circulares e partículas poligonais.
Para os sistemas de partículas poligonais são propostos algoritmos de geração que definem sistemas com contactos somente entre partículas circulares.
Também é possível criar sistemas híbridos de partículas com dois tipos de contactos: entre partículas circulares, e, entre partículas circulares e elementos lineares que definem a fronteira da partícula poligonal.
Os esquemas propostos de geração de partículas aleatórias permitem, nomeadamente, o estudo da influência da geometria da partícula no comportamento micro-mecânico do betão.