Static analysis and delamination of structures in adhesive contact with an elastic half-plane using a coupled FE-BIE model

Beams, frames or thin-shells in perfect adhesion with an isotropic or orthotropic substrate are analysed by means of a Finite Element-Boundary Integral Equation (FE-BIE) method. Comparison of a rigid beam behaviour is made with available closed-form solutions to the contact problem of a rigid indenter. A variety of practical examples are presented to show the effectiveness of the proposed model, making use of the generalised Green's function for the half-plane. Furthermore, the present method has been investigated assuming a "weak interface" to simulate the behaviour of adhesive between two materials. The relationship of slip and interfacial reaction is supposed "a priori" linear elastic or elastic-plastic. The simple linear cases are compared with the Melan's solution. Debonding of a FRP-strengthened reinforced concrete substrate has been reported and confronted with experimental results and prediction of another model found in the literature. Finally, zero-thickness interface elements are used in the 2D finite elements to reproduce a brittle fracture within a laminate substrate.

Travi, telai o lastre in perfetta aderenza con un isotropo od ortotropo substrato sono stati analizzati per mezzo di un metodo agli elementi finiti con equazioni integrali al contorno (FE-BIE). Il confronto del comportamento di una trave rigida è realizzato con soluzioni disponibili in forma chiusa per problemi di contatto su un indentatore rigido. Una varietà di esempi pratici sono rappresentati per dimostrare l'efficacia del modello proposto, facendo uso della funzione generalizzata di Green per il semipiano. Inoltre, il presente metodo è stato investigato assumendo una "interfaccia debole" per simulare il comportamento dell'adesivo tra due materiali. Il rapporto tra scorrimento e reazione interfacciale è supposto "a priori" elastico o elastico-plastico lineare. I casi semplici lineari sono stati confrontati con la soluzione di Melan. Delaminazione di un rinforzo FRP su substrato in calcestruzzo è stato riportato e confrontato con i risultati sperimentali e con la previsione di un altro modello presente in letteratura. Infine, elementi d'interfaccia con spessore nullo sono stati usati negli elementi finiti 2D per riprodurre una rottura fragile in un substrato laminato.