Micromorphic continuum and enriched-fem for pressurized fractures

Abstract

O estudo de materiais complexos tem evoluído com o desenvolvimento das teorias de contínuos generalizados, que oferecem vantagens em relação à teoria clássica ao incorporar parâmetros adicionais em sua formulação, permitindo assim uma melhor descrição dos efeitos na microescala. Dentre essas abordagens, o contínuo micromórfico tem se mostrado uma teoria promissora, considerando seu alto nível de generalização, no qual cada partícula do meio é dotada de um campo de deformação completo. Esta pesquisa investiga o uso da teoria micromórfica para a modelagem de dano e fratura dentro de um framework contínuo-discreto, com foco especial na aplicação a fraturas pressurizadas. Um aspecto-chave deste estudo é a avaliação de um critério de localização dentro do meio micromórfico, que é conhecido por suas propriedades de regularização quando ocorre a localização de deformações. Esse critério é então aplicado para determinar a transição entre dano contínuo e descontínuo. Além disso, o estudo explora a descrição da propagação de trincas utilizando o método dos elementos finitos estendido (XFEM), adaptado ao contínuo generalizado utilizado, incorporando a capacidade de modelar descontinuidades sem necessidade de mudanças na malha. A pesquisa também expande essa abordagem XFEM micromórfica para a modelagem de fraturas pressurizadas, permitindo uma representação satisfatória do crescimento de trincas induzidas por fluido. Os resultados deste estudo contribuem para o desenvolvimento dos modelos de contínuos generalizados, reforçando a relevância dessas abordagens na mecânica computacional. Os resultados aqui apresentados demonstram a eficácia da metodologia proposta, fornecendo uma base para avanços futuros na modelagem de fraturas e na mecânica do dano.