Un enfoque micromecánico simple para la solución de fuerzas configuracionales en medios porosos no saturados

Autores
Di Rado, Héctor Ariel; Mroginski, Javier Luis; Beneyto, Pablo Alejandro; Barreto, Juan Carlos
Año de publicación
2024
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Fil: Di Rado, Héctor Ariel. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Mroginski, Javier Luis. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Beneyto, Pablo Alejandro. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ingeniería; Argentina.
Fil: Barreto, Juan Carlos. Universidad Nacional de Formosa; Argentina.
El objetivo principal de este estudio es evaluar las fuerzas configuracionales y la energía libre asociada dentro de un continuo poroelástico que contiene vacíos llenos de fluido, utilizando un enfoque de micromecánica para las ecuaciones constitutivas dentro del marco de la mecánica eshelbiana. Las ecuaciones de conservación de Biot, aplicadas en un esquema diluido para el entorno micromecánico, junto con la teoría de homogeneización de Mori-Tanaka, se emplean para resolver el material geológico. En el modelo matemático, los poros se tratan como inhomogeneidades de Eshelby dentro de una matriz sólida, lo que los hace mecánicamente activos y facilita el análisis de las fuerzas configuracionales. Al aprovechar los conceptos de deformación equivalente para un solo poro no cargado, el esquema diluido de múltiples poros y la homogeneización de Mori-Tanaka para poros pre-cargados mecánicamente inter-activos, se han determinado tanto la energía involucrada en el proceso como las fuerzas configuracionales resultantes, demostrando la consistencia y validez del marco propuesto.
The primary objective of this study is to evaluate the configurational forces and the associated free energy within a poroelastic continuum containing voids filled with fluid, utilizing a micromechanics approach for constitutive equations within the framework of Eshelbian mechanics. Biots conservation equations, applied in a diluted scheme for the micromechanical environment, in conjunction with Mori-Tanaka homogenization theory, are employed to solve for the geomaterial. In the mathematical model, pores are treated as Eshelby inhomogeneities within a solid matrix, rendering them mechanically active and facilitating the analysis of configurational forces. By leveraging the concepts of equivalent deformation for a single unloaded pore, the multiple-pore diluted scheme, and Mori-Tanaka homogenization for mechanically interactive preloaded pores, both the energy involved in the process and the resulting configurational forces have been determined, demonstrating the consistency and validity of the proposed framework.
Fuente
Mecánica Computacional, 2024, vol. 41, p. 611-620.
Materia
Mori-Tanaka
Micromecanica
Medios porosos
Teoría de Biot
Mori-Tanaka Method
Micromechanics
Porous media
Biot
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/
Repositorio
Repositorio Institucional de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE)
Institución
Universidad Nacional del Nordeste
OAI Identificador
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El objetivo principal de este estudio es evaluar las fuerzas configuracionales y la energía libre asociada dentro de un continuo poroelástico que contiene vacíos llenos de fluido, utilizando un enfoque de micromecánica para las ecuaciones constitutivas dentro del marco de la mecánica eshelbiana. Las ecuaciones de conservación de Biot, aplicadas en un esquema diluido para el entorno micromecánico, junto con la teoría de homogeneización de Mori-Tanaka, se emplean para resolver el material geológico. En el modelo matemático, los poros se tratan como inhomogeneidades de Eshelby dentro de una matriz sólida, lo que los hace mecánicamente activos y facilita el análisis de las fuerzas configuracionales. Al aprovechar los conceptos de deformación equivalente para un solo poro no cargado, el esquema diluido de múltiples poros y la homogeneización de Mori-Tanaka para poros pre-cargados mecánicamente inter-activos, se han determinado tanto la energía involucrada en el proceso como las fuerzas configuracionales resultantes, demostrando la consistencia y validez del marco propuesto.
The primary objective of this study is to evaluate the configurational forces and the associated free energy within a poroelastic continuum containing voids filled with fluid, utilizing a micromechanics approach for constitutive equations within the framework of Eshelbian mechanics. Biots conservation equations, applied in a diluted scheme for the micromechanical environment, in conjunction with Mori-Tanaka homogenization theory, are employed to solve for the geomaterial. In the mathematical model, pores are treated as Eshelby inhomogeneities within a solid matrix, rendering them mechanically active and facilitating the analysis of configurational forces. By leveraging the concepts of equivalent deformation for a single unloaded pore, the multiple-pore diluted scheme, and Mori-Tanaka homogenization for mechanically interactive preloaded pores, both the energy involved in the process and the resulting configurational forces have been determined, demonstrating the consistency and validity of the proposed framework.
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