Multiresolution Analysis of Elastic Degradation in Heterogeneous Materials

In this study we examine the stiffness properties of heterogeneous elastic materials and their degradation at different levels of observations. To this end we explore the opportunities and limitations of multiresolution wavelet analysis, where successive Haar transformations lead to a recursive separation of the stiffness properties and the response into coarse- and fine-scale features. In the limit, this recursive process results in a homogenization parameter which is an average measure of stiffness and strain energy capacity at the coarse scale. The basic concept of multiresolution analysis is illustrated with one- and two-dimensional model problems of a two-phase particulate composite representative of the morphology of concrete materials. The computational studies include the microstructural features of concrete in the form of a bi-material system of aggregate particles which are immersed in a hardened cement paste taking due account of the mismatch of the two elastic constituents.Sommario. In questo studio si esaminano le proprietà di rigidezza di materiali elastici eterogenei ed il loro degrado a diverse scale di osservazione. A questo scopo si esplorano le opportunità e le limitazioni di analisi con wavelets a risoluzione multipla, dove successive trasformazioni di Haar conducono ad una separazione ricorsiva della proprietà della rigidezza e della risposta nelle loro caratteristiche di scala fine e grossolana. Al limite, questo processo ricorsivo dà luogo ad un parametro di omogeneizzazione che rappresenta una misura media della rigidezza e della capacità di immagazzinare energia di deformazione alla grande scala. Il concetto di base dell'analisi a risoluzione multipla è illustrato per mezzo di problemi modello mono- e bi-dimensionali che si riferiscono ad un composito particolato a due fasi rappresentativo della morfologia del calcestruzzo. Le caratteristiche microstrutturali del calcestruzzo sono modellate nello studio computazionale sotto forma di un sistema a due materiali di particelle aggregate, immerse in una pasta di cemento indurita e tenendo conto della mencata congruenza tra i due constituenti elastici.