Sistema computacional orientado a objetos para análise termomecânica fisicamente não-linear em regime transiente via método dos elementos finitos
Ano de defesa: | 2019 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Minas Gerais
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Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
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Departamento: |
ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Link de acesso: | http://hdl.handle.net/1843/37124 |
Resumo: | Essa dissertação de mestrado se refere à implementação de recursos no ambiente computacional livre INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), que é escrito conforme o paradigma de programação orientada a objetos, para a solução de problemas termomecânicos fisicamente não-lineares no regime transiente. A discretização espacial do problema é realizada segundo a formulação paramétrica do Método dos Elementos Finitos e a discretização temporal é realizada por uma expansão em Diferenças Finitas. O escopo se restringe a situações onde a variação da temperatura ocorre durante um regime quasi-estático. Nesse tipo de regime, tanto a variação da temperatura como a variação das ações mecânicas ocorrem de forma lenta e gradual, permitindo que o calor gerado durante o processo de deformação possa ser desprezado, bem como o calor gerado por fenômenos dissipativos. Ao remover esses termos, obtém-se um conjunto de equações diferenciais desacopladas que viabiliza a solução do problema térmico de forma independente do problema mecânico. Todavia, para a solução do problema mecânico é necessário conhecer previamente a solução térmica, uma vez que a variação da temperatura contribui para a deformação do corpo analisado. Para gerir o processo de solução, uma nova entidade denominada SimulationManager foi introduzida no projeto orientado a objetos do núcleo numérico do programa. As novas classes, bem como todas as demais modificações realizadas, foram validadas a partir da análise de problemas cuja solução analítica é conhecida. |
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Rodrigo Guerra Peixotohttp://lattes.cnpq.br/1576738771956893Roque Luiz da Silva PitangueiraSamuel Silva PennaLuis Paulo Barrahttp://lattes.cnpq.br/7922364799143235Guilherme Garcia Botelho2021-07-29T19:17:36Z2021-07-29T19:17:36Z2019-11-26http://hdl.handle.net/1843/37124Essa dissertação de mestrado se refere à implementação de recursos no ambiente computacional livre INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), que é escrito conforme o paradigma de programação orientada a objetos, para a solução de problemas termomecânicos fisicamente não-lineares no regime transiente. A discretização espacial do problema é realizada segundo a formulação paramétrica do Método dos Elementos Finitos e a discretização temporal é realizada por uma expansão em Diferenças Finitas. O escopo se restringe a situações onde a variação da temperatura ocorre durante um regime quasi-estático. Nesse tipo de regime, tanto a variação da temperatura como a variação das ações mecânicas ocorrem de forma lenta e gradual, permitindo que o calor gerado durante o processo de deformação possa ser desprezado, bem como o calor gerado por fenômenos dissipativos. Ao remover esses termos, obtém-se um conjunto de equações diferenciais desacopladas que viabiliza a solução do problema térmico de forma independente do problema mecânico. Todavia, para a solução do problema mecânico é necessário conhecer previamente a solução térmica, uma vez que a variação da temperatura contribui para a deformação do corpo analisado. Para gerir o processo de solução, uma nova entidade denominada SimulationManager foi introduzida no projeto orientado a objetos do núcleo numérico do programa. As novas classes, bem como todas as demais modificações realizadas, foram validadas a partir da análise de problemas cuja solução analítica é conhecida.This master’s thesis refers to the implementations of tools in the free computational environment INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), written accordingly with the object-oriented programming paradigm, for the solution of physically non-linear thermomechanical problems in the time-dependent regime. The spatial discretization follows the parametric formulation of the Finite Element Method (FEM), and the temporal discretization follows an expansion in Finite Differences (FD). The scope is limited to situations where the temperature variation occur in a quasi-static regime. In this regime, both the temperature variation and the mechanical actions change slowly, allowing neglect the heat produced during the deformation process, as well as the heat produced by dissipative phenomena. Removing these terms we obtain a set of decoupled partial differential equations, enabling the solution of the thermal problem independently of the mechanical problem. However, to solve the mechanical problem, the thermal solution should be known in advance, since the temperature variation contributes to the strain field in the body. To manage the solution process, we introduced a new entity in the object-oriented design of the software’s numerical core, named SimulationManager. The analysis of problems whose analytical solution is previously known validated the new classes, as well as all other modifications made in the source code.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de EstruturasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAShttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia de estruturasMétodo dos elementos finitosSoftware livreAnálise termomecânicaMétodo dos elementos finitosSoftware livreSistema computacional orientado a objetos para análise termomecânica fisicamente não-linear em regime transiente via método dos elementos finitosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/37124/6/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD56ORIGINALDissertacaoGuilhermeBotelho.pdfDissertacaoGuilhermeBotelho.pdfDissertação Guilherme Botelhoapplication/pdf6211658https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/37124/4/DissertacaoGuilhermeBotelho.pdf315af61c703255a5d51a4acd50fefed0MD54CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8914https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/37124/5/license_rdff9944a358a0c32770bd9bed185bb5395MD551843/371242021-07-29 16:17:37.064oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2021-07-29T19:17:37Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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