Análise isogeométrica de cascas finas baseada na teoria de Kirchhoff-Love

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: García Zuñiga, Jorge Luis, 1983-
Orientador(a): Machado, Roberto Dalledone, 1957-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Metodo dos elementos finitos
Geometria
Análise Numérica
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/69434
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado
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spelling García Zuñiga, Jorge Luis, 1983-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em EngenhariaMachado, Roberto Dalledone, 1957-2021-05-18T13:31:16Z2021-05-18T13:31:16Z2019https://hdl.handle.net/1884/69434Orientador: Prof. Dr. Roberto Dalledone MachadoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa : Curitiba, 18/04/2019Inclui referências: p. 137-144Área de concentração: Mecânica ComputacionalResumo: Com a Análise IsoGeométrica (AIG), é possível fazer o cálculo de estruturas tipo casca usando a geometria exata para todo tipo de malhas. Para isso, os polinômios de Lagrange são substituídos pelas funções NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) para desenvolver a análise, sendo as NURBS a tecnologia mais utilizada no ambiente CAD (Computer Aided Design) para o desenho. Adicionalmente, as funções NURBS têm uma ordem de continuidade alta, o que leva a uma maior precisão por grau de liberdade em comparação à solução de casca com a clássica AEF (Análise por Elementos Finitos). Nesta dissertação, o conceito isogeométrico é aplicado à análise de estruturas tipo casca fina. É desenvolvido um elemento tipo casca livre de rotações, usando a teoria de cascas de Kirchhoff-Love e NURBS como funções de base. A análise baseada em NURBS fornece vantagens especiais para cascas, já que o comportamento estrutural de uma casca é principalmente determinada por sua geometria, e portanto, uma boa descrição da geometria é essencial. Além disso, devido à descrição exata da geometria com NURBS, curvaturas podem ser avaliadas diretamente na superfície sem graus de liberdade rotacionais ou diretores nodais. Aspectos relativos às condições de contorno e ao tratamento de estruturas multipatch são revisados. Os resultados dos diferentes exemplos numéricos desenvolvidos nesta dissertação sugerem que a AIG em geral apresenta uma maior precisão e razão de convergência em comparação à clássica AEF. Um método de refinamento da malha, chamado refinamento k, está disponível na AIG, mas não existe na clássica AEF, e prova ser uma maneira eficiente de melhorar ainda mais o desempenho da AIG. Além disso, vantagens em termos de economia de tempo devido a fluxos de trabalho mais eficientes também são mostradas. No enfoque atual ter que retornar ao modelo CAD toda vez que mudanças e refinamentos da malha são necessários na clássica AEF é uma tarefa tediosa. Assim, a capacidade de fazer ajustes e refinamentos diretamente no modelo da AIG é um ativo substancial. Palavras-chaves: Análise Isogeométrica. Método dos Elementos Finitos. NURBS. Análise de cascas finas. Teoria de Kirchhoff-Love.Abstract: With the IsoGeometric Analysis (IGA), the calculation of shell structures has become possible using the exact geometry for all types of meshes. For this, the Lagrange polynomials are replaced by the NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) functions to develop the analysis, NURBS are the most commonly used technology in the CAD (Computer Aided Design) environment for design. In addition, the NURBS functions have a high continuity order, which leads to greater accuracy per degree of freedom compared to shell solution with the classical FEA (Finite Element Analysis). In this dissertation, the isogeometric concept is applied to the analysis of thin shell structures. A rotation free shell element is developed, using Kirchhoff-Love shell theory and NURBS as basis functions. NURBS based analysis provides advantages specially for shells, since the structural behavior of a shell is mainly determined by its geometry and therefore a good geometric description is essential. In addition, due to the exact description of the geometry with NURBS, curvatures can be evaluated directly on the surface without rotational degrees of freedom or nodal directors. Aspects related to the boundary conditions and the treatment of multipatch structures are reviewed. The results of the different numerical examples developed in this dissertation suggest that IGA in general presents a greater precision and convergence rate in comparison to the classic FEA. A mesh refinement method, called k-refinement, is available in IGA, but does not exist in classic FEA, and proves to be an efficient way to improving the performance of the IGA. Furthermore, advantages in terms of time savings due to more efficient work flows are also shown. In the current focus having to return to the CAD model every time changes and mesh refinement are required in classical FEA is a tedious task. Thus, the ability to make adjustments and refinements directly on the IGA model is a substantial asset. Key-words: Isogeometric Analysis. Finite Element Method. NURBS. Analysis of thin shell. Kirchhoff-Love shell theory.144 p. : il. (algumas color.).application/pdfMetodo dos elementos finitosGeometriaAnálise NuméricaAnálise isogeométrica de cascas finas baseada na teoria de Kirchhoff-Loveinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - JORGE LUIS GARCIA ZUNIGA.pdfapplication/pdf6014513https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/69434/1/R%20-%20D%20-%20JORGE%20LUIS%20GARCIA%20ZUNIGA.pdf85b361c38c60bdd0074c5e02f5ae6fdbMD51open access1884/694342021-05-18 10:31:17.083open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/69434Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082021-05-18T13:31:17Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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