A consideração do estado inicial pode ser de importância significativa para o comportamento correto do material. A razão para isso é que define o estado de tensão inicial, a partir do qual a reação subsequente é avaliada.
Isso pode ser ilustrado de maneira relativamente clara usando modelos de materiais geotécnicos, como o modelo Mohr-Coulomb e o modelo Hardening Soil. Suas superfícies de falha geralmente dependem do eixo hidrostático. Este é definido no espaço das tensões principais, de forma que em cada ponto todas as componentes das tensões principais são iguais. A superfície de falha de Mohr-Coulomb, por exemplo, é uma pirâmide cujo ápice aponta na direção da tração uniforme e sua base (aberta) na direção da compressão uniforme. Se essa superfície de falha for usada como condição de escoamento no comportamento material proposto, isso significa que, sob uma compressão uniforme maior, o desvio tolerável (por exemplo, devido à compressão ou tração uniaxial) pode ser maior quanto mais o elemento FE estiver sob compressão uniforme. O estado de tensão inicial é baseado na histórica de carregamento e contém, por exemplo, o peso próprio do solo e das estruturas sobrepostas. O mesmo se aplica, é claro, ao comportamento material de endurecimento, pois a rigidez inicial se refere a uma tensão de referência.
Uma modificação do modelo com condições triaxiais a partir do artigo técnico para determinação das propriedades materiais ilustra isso de forma relativamente clara. Aqui, além do estado de tensão isotrópico original de 300 kPa, foram aplicados dois outros de 100 kPa e 500 kPa. Nestes três estados iniciais foi então aplicada uma deslocamento forçado: uma compressão de 150 ‰ e um alongamento de 75 ‰. O modelo modificado e o artigo mencionado podem ser encontrados nos links a seguir.
- FAQ 5726 | Teste de elemento único – Condições triaxiais – Modelo de material de endurecimento de solo modificado
- KB 1976 | Ajuste de parâmetros de materiais para dados experimentais
Na imagem seguinte, são apresentados os estados finais da compressão axial, comparando-se a tensão e a deformação de Von Mises. Como se pode ver aqui, a inclinação inicial (rigidez) aumenta com uma pressão uniforme mais alta no estado inicial. Isso também se aplica ao alcance da tensão de platô.
Para o alongamento axial do elemento, o grupo de diagramas de cálculo a seguir mostra a tensão de cisalhamento máxima em relação à primeira deformação normal principal plástica. Aqui também, o mesmo comportamento pode ser observado para as rigidezes iniciais e o alcance da tensão de platô.
