Non-local damage mechanics with application to concrete

ABSTRACT

This paper explains the basic concepts of continuum damage mechanics and its nonlocal formulation. Using one- and two-dimensional examples, it is shown that a stress-strain law with softening postulated within the standard continuum theory leads to physically meaningless results and that the numerical solution suffers by a pathological sensitivity to the finite element discretization. A suitable regularization technique can be based on the non-local formulation, with damage driven by the weighted spatial average of the equivalent strain. Efficiency of the non-local simulation can be increased by mesh-adaptive techniques that adjust the finite element mesh according to the evolving strain localization pattern.

RÉSUMÉ

Cet article explique les concepts de base et la formulation non-locale de la mécanique de l'endommagement. Il est montré, en utilisant des exemples uni-et bi- dimensionnels, qu'une loi constitutive avec adoucissement conduit, dans le cadre de la théorie d'un milieu continu classique, à des résultats qui n'ont pas de sens physique et que la solution numérique souffre d'une sensibilité pathologique à la discrétisation par la méthode des éléments finis. Une mé-thode de régularisation fondée sur la formulation non locale, où l'endommagement est dicté par la moyenne spatiale pondérée de la déformation équivalente, s'avère adéquate. L 'effica-cité de la simulation non-locale peut être améliorée par l'utilisation de méthodes adaptives qui ajustent le maillage d'éléments finis selon l'évolution de la zone des déformations localisées.

KEYWORDS:

• strainlocalization
• softening
• localization limiters
• non-local damage
• mesh adaptivity

MOTS-CLÉS:

• localisation de la déformation
• adoucissement
• limiteurs de la localisation
• endommagement non-local
• maillage adaptif