Una inclusión de línea rígida , también llamada rigidizador , es un modelo matemático utilizado en mecánica de sólidos para describir una fase dura estrecha, dispersa dentro de un material de matriz. Esta inclusión se idealiza como un refuerzo infinitamente rígido y delgado, de modo que representa una especie de fisura 'inversa', de la que deriva la nomenclatura 'anticrack'.
Desde el punto de vista mecánico, un rigidizador introduce una restricción cinemática, imponiendo que solo puede sufrir un movimiento de cuerpo rígido a lo largo de su línea.
Modelo teórico
El modelo de rigidizador se ha utilizado para investigar diferentes problemas mecánicos en la elasticidad clásica (difusión de carga, [1] inclusión en la interfaz bimaterial [2] ).
Las principales características de las soluciones teóricas son básicamente las siguientes.
- De manera similar a una fractura, una singularidad de raíz cuadrada en los campos de tensión / deformación está presente en la punta de la inclusión.
- En una matriz homogénea sujeta a tensión uniforme en el infinito, dicha singularidad solo surge cuando una tensión normal actúa paralela u ortogonal a la línea de inclusión, mientras que un rigidizador paralelo a un cortante simple no perturba el campo ambiental.
Validación experimental
Las características de la solución elástica se han confirmado experimentalmente mediante experimentos de transmisión fotoelástica . [3]
Interacción de inclusiones de líneas rígidas
La interacción de inclusiones de líneas rígidas en configuraciones paralelas, colineales y radiales se ha estudiado mediante el método de elementos de contorno (BEM) y se ha validado mediante fotoelasticidad. [4]
Bandas de corte que emergen en la punta del rigidizador
Las soluciones analíticas obtenidas en elasticidad pretensada muestran la posibilidad de la aparición de bandas de corte en la punta del rigidizador. [5] [6] [7] [8]
Referencias
- ^ Koiter, WT, sobre la difusión de la carga de un refuerzo en una hoja. QJ Mech. Apl. Matemáticas. 1955, VIII, 164-178.
- ^ Ballarini, R., Una inclusión de línea rígida en una interfaz bimaterial. Ing. Fract. Mech., 1990, 37, 1-5.
- ↑ G. Noselli, F. Dal Corso y D. Bigoni, La intensidad del estrés cerca de un rigidizador revelado por fotoelasticidad. International Journal of Fracture, 2010, 166, 91–103.
- ^ Jobin, TM, M. Ramji y SN Khaderi. "Evaluación numérica de la interacción de inclusiones de líneas rígidas utilizando factores de intensidad de deformación". Revista Internacional de Ciencias Mecánicas 153 (2019): 10-20.
- ^ Bigoni, D. Mecánica sólida no lineal: teoría de la bifurcación e inestabilidad material. Prensa de la Universidad de Cambridge, 2012. ISBN 9781107025417 .
- ^ F. Dal Corso, D. Bigoni y M. Gei, La concentración de tensión cerca de una inclusión de línea rígida en un material elástico pretensado. Parte I Solución de campo completo y asintóticas. Revista de Mecánica y Física de Sólidos, 2008, 56, 815–838.
- ^ D. Bigoni, F. Dal Corso y M. Gei, La concentración de tensión cerca de una inclusión de línea rígida en un material elástico pretensado. Parte II Implicaciones sobre la nucleación, el crecimiento y la tasa de liberación de energía de la banda de cizalla. Revista de Mecánica y Física de Sólidos, 2008, 56, 839–857.
- ^ F. Dal Corso y D. Bigoni, Las interacciones entre bandas de cizallamiento e inclusiones lamelares rígidas en una matriz de metal dúctil. Actas de la Royal Society A, 2009, 465, 143-163.