Formulation, implementation and validation of a scalar damage model for brittle materials applied to three-dimensional solid elements

La mecanica del dano continuo describe el deterioro progresivo de las propiedades mecanicas de los materiales a partir de un modelo fenomenologico. En este trabajo se presenta la formulacion, implementacion y validacion de un modelo de dano escalar aplicado a elementos solidos tridimensionales. Se trata de un modelo de gran versatilidad definido a partir de una superficie de falla y una variable de dano escalar. Su campo de aplicacion es la modelacion numerica de materiales elasticos isotropos con degradacion de la rigidez cuya tension limite a traccion es igual a la de compresion. El modelo queda definido a partir de cuatro propiedades del material determinables en un ensayo Tension-Desplazamiento. El modelo es implementado en el software ABAQUS por medio de una subrutina UMAT. Para la resolucion de las ecuaciones de equilibrio no lineal se propone un algoritmo de tipo implicito (Metodo de Backward Euler). La validacion a esfuerzos de traccion muestra una adecuada correlacion entre los resultados numericos y los experimentales, con una dispersion de la energia disipada del 6%. Finalmente, se presenta un ejemplo de aplicacion. Los resultados alcanzados demuestran que se trata de una herramienta sencilla y, a la vez, poderosa para el analisis numerico de materiales fragiles.