Resumen - Naturaleza hiperelástica del criterio Hoek-Brown

Naturaleza hiperelástica del criterio Hoek-Brown

2025-07-21 17:20:41

{"Ilaria Fontana","Goustan Bacquaert","Daniele A. Di Pietro","Kyrylo Kazymyrenko"}

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Este documento investiga la influencia de la hiperalasticidad no lineal en el comportamiento clásico de plásticos perfectos en geomateriales como rocas, concreto y suelo. Los autores proponen un modelo elasto-plástico no lineal que incorpora la hiperalasticidad como una característica central, lo que lleva a un criterio de cedencia cuadrático similar al criterio de Hoek-Brown. El modelo se formula dentro del marco de Materiales Estándar Generalizados (GSM) y utiliza una función de energía libre de Helmhotz para describir el comportamiento del material. Los autores introducen la hiperalasticidad no lineal definiendo los módulos elásticos isotrópicos como funciones de la deformación total, resultando en una relación de esfuerzo-deformación no lineal. Este comportamiento no lineal se incorpora al modelo sin afectar la forma del criterio de cedencia en el espacio de esfuerzos. El hallazgo clave del documento es que se puede construir un criterio de cedencia cuadrático de tipo Hoek-Brown desde un modelo elasto-plástico lineal con un criterio de cedencia de Drucker-Prager utilizando la elasticidad hiperbólica. Esta transformación se alcanza estableciendo los módulos elásticos isotrópicos como una función hiperbólica de la traza de deformación. El modelo propuesto se analiza luego utilizando varios casos de prueba, incluyendo ensayos hidrostáticos, triaxiales (comprimición simple y cíclica) y ensayos de compresión uniaxial. Los resultados demuestran que el modelo puede capturar fenómenos importantes como la adaptación de dilatación y la saturación durante la carga cíclica. Los autores también comparan el modelo no lineal propuesto con un modelo elasto-plástico lineal y muestran que el modelo no lineal proporciona una mejor adaptación a los datos experimentales. Finalmente, los autores presentan un ejemplo de simulación de elementos finitos para demostrar la aplicabilidad numérica del modelo propuesto. Los resultados de la simulación muestran que el modelo puede predecir de manera precisa el comportamiento del material bajo condiciones de carga complejas. En resumen, este documento proporciona un nuevo enfoque para modelar el comportamiento mecánico de los geomateriales mediante la incorporación de la hiperalasticidad no lineal en un marco de plásticos perfectos clásicos. El modelo propuesto tiene el potencial de mejorar la precisión de los análisis geotécnicos y de ingeniería civil.