Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Leite, Leonardo Fellipe Prado
Orientador(a): Rocha, Fabio Carlos da
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: Pós-Graduação em Engenharia Civil
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/21803
Resumo: In the field of materials mechanics, many structural problems exhibit periodic characteristics or can be approximated as such, related to the variation of elastic modules due to the heterogeneity of the internal structure, external forces on the body and/or geometry, and which may also occur over time in a manner that is not necessarily periodic (combined effects of seasonality, temporal variation of external forces and/or, for example, fatigue or stiffening/softening due to the evolution of the internal structure). The more repetitive and complex the structure, the more challenging it becomes to solve the problem, as classical numerical techniques require modeling in two or three dimensions and very fine discretization of the domain, resulting in high computational costs. Additionally, it is observed in nature that most materials are heterogeneous at some scale, and their properties may vary randomly or in a standardized manner. Examples include concrete, whose behavior varies with its components and proportions; wood, with its anisotropic characteristics; and composite materials reinforced with fibers or particles, which are essential for ensuring the mechanical efficiency of structures. To avoid direct modeling of problems with rapidly oscillatory coefficients, mathematical homogenization methods are essential, as they aim to transform these coefficients into homogeneous equivalents. This work proposes a twodimensional modeling of heterogeneous materials beams by concurrently utilizing high-order zig-zag multilayer theories and the one-dimensional asymptotic homogenization method, allowing the description of periodic or random materials through fictitious layer techniques. Based on problems resolved using experimental results from the literature, the results demonstrate that the methodology is highly efficient, as it maintains good accuracy in twodimensional models even when using one-dimensional functions for composite, laminated and periodic materials problems.
id UFS-2_3fbb1cd2be29fab2c74f36e8fc3d240b
oai_identifier_str oai:oai:ri.ufs.br:repo_01:riufs/21803
network_acronym_str UFS-2
network_name_str Repositório Institucional da UFS
repository_id_str
spelling Leite, Leonardo Fellipe PradoRocha, Fabio Carlos daCastillero, Julián Bravo2025-04-16T15:56:44Z2025-04-16T15:56:44Z2025-02-20LEITE, Leonardo Fellipe Prado. Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas. 2025. 153 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Cívil) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2025.https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/21803In the field of materials mechanics, many structural problems exhibit periodic characteristics or can be approximated as such, related to the variation of elastic modules due to the heterogeneity of the internal structure, external forces on the body and/or geometry, and which may also occur over time in a manner that is not necessarily periodic (combined effects of seasonality, temporal variation of external forces and/or, for example, fatigue or stiffening/softening due to the evolution of the internal structure). The more repetitive and complex the structure, the more challenging it becomes to solve the problem, as classical numerical techniques require modeling in two or three dimensions and very fine discretization of the domain, resulting in high computational costs. Additionally, it is observed in nature that most materials are heterogeneous at some scale, and their properties may vary randomly or in a standardized manner. Examples include concrete, whose behavior varies with its components and proportions; wood, with its anisotropic characteristics; and composite materials reinforced with fibers or particles, which are essential for ensuring the mechanical efficiency of structures. To avoid direct modeling of problems with rapidly oscillatory coefficients, mathematical homogenization methods are essential, as they aim to transform these coefficients into homogeneous equivalents. This work proposes a twodimensional modeling of heterogeneous materials beams by concurrently utilizing high-order zig-zag multilayer theories and the one-dimensional asymptotic homogenization method, allowing the description of periodic or random materials through fictitious layer techniques. Based on problems resolved using experimental results from the literature, the results demonstrate that the methodology is highly efficient, as it maintains good accuracy in twodimensional models even when using one-dimensional functions for composite, laminated and periodic materials problems.No âmbito da mecânica dos materiais, muitos problemas estruturais apresentam características periódicas ou que podem ser aproximadas como tal, relacionadas às variações dos módulos de elasticidade pela heterogeneidade da estrutura interna, dos esforços externos ao corpo e/ou da geometria. Tais variações podem ocorrer também ao longo do tempo de forma não necessariamente periódica (efeitos combinados de sazonalidade, variação temporal dos esforços externos e/ou por exemplo, fadiga ou enrijecimento/amolecimento por evolução da estrutura interna). Quanto mais complexa for a estrutura interna, mais difícil será resolver o problema, pois técnicas de resolução clássicas necessitam de modelagens em duas ou três dimensões e discretizações bastante refinadas do domínio, resultando em alto custo computacional e/ou comprometendo a convergência do método adotado. Adicionalmente, observa-se que a maioria dos materiais são heterogêneos em alguma escala, e suas propriedades podem variar de forma aleatória ou padronizada. Exemplos incluem o concreto, cujo comportamento varia com seus componentes e proporções; a madeira, com suas características anisotrópicas; e os materiais compósitos reforçados por fibras ou partículas, essenciais para garantir a eficiência mecânica das estruturas. Para evitar a modelagem direta de problemas com módulos de elasticidade rapidamente oscilantes, os métodos de homogeneização matemática são essenciais, pois visam transformar esses problemas em equivalentes de estruturas homogêneas ou, pelo menos, de variação lenta. Neste trabalho, propõe-se uma modelagem bidimensional de vigas feitas de materiais heterogêneos utilizando, conjuntamente, teorias multicamadas zig-zag de alta ordem e o método de homogeneização assintótica, permitindo descrever o comportamento de materiais periódicos ou aleatórios através da técnica de camadas fictícias. Com a resolução de problemas baseados em resultados experimentais da literatura, a metodologia mostra-se altamente eficiente, pois, mesmo utilizando funções unidimensionais, mantém boa precisão em modelos bidimensionais para os casos de compósitos, materiais periódicos e laminados.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESSão CristóvãoporEngenharia civilVigasCiências dos materiaisNanocompósitos (materiais)ConcretoElasticidadeTeorias de VigasHomogeneização matemáticaMétodos variacionaisMateriais compósitosConcretoBeam theoryMathematical homogenizationVariational methodsComposite materialsConcreteENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILAplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadasApplications of the asymptotic homogenization method and the fictitious multilayer technique for high-order zig-zag variational formulations of laminated composite beamsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPós-Graduação em Engenharia Civilreponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/21803/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALLEONARDO_FELLIPE_PRADO_LEITE.pdfLEONARDO_FELLIPE_PRADO_LEITE.pdfapplication/pdf5987263https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/21803/2/LEONARDO_FELLIPE_PRADO_LEITE.pdf0a56ae590999f8c27b43e39cf87ff954MD52riufs/218032025-04-16 12:56:49.389oai:oai:ri.ufs.br:repo_01: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2025-04-16T15:56:49Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Applications of the asymptotic homogenization method and the fictitious multilayer technique for high-order zig-zag variational formulations of laminated composite beams
title Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
spellingShingle Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
Leite, Leonardo Fellipe Prado
Engenharia civil
Vigas
Ciências dos materiais
Nanocompósitos (materiais)
Concreto
Elasticidade
Teorias de Vigas
Homogeneização matemática
Métodos variacionais
Materiais compósitos
Concreto
Beam theory
Mathematical homogenization
Variational methods
Composite materials
Concrete
ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
title_short Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
title_full Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
title_fullStr Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
title_full_unstemmed Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
title_sort Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas
author Leite, Leonardo Fellipe Prado
author_facet Leite, Leonardo Fellipe Prado
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Leite, Leonardo Fellipe Prado
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Rocha, Fabio Carlos da
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Castillero, Julián Bravo
contributor_str_mv Rocha, Fabio Carlos da
Castillero, Julián Bravo
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia civil
Vigas
Ciências dos materiais
Nanocompósitos (materiais)
Concreto
Elasticidade
Teorias de Vigas
Homogeneização matemática
Métodos variacionais
Materiais compósitos
Concreto
topic Engenharia civil
Vigas
Ciências dos materiais
Nanocompósitos (materiais)
Concreto
Elasticidade
Teorias de Vigas
Homogeneização matemática
Métodos variacionais
Materiais compósitos
Concreto
Beam theory
Mathematical homogenization
Variational methods
Composite materials
Concrete
ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
dc.subject.eng.fl_str_mv Beam theory
Mathematical homogenization
Variational methods
Composite materials
Concrete
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
description In the field of materials mechanics, many structural problems exhibit periodic characteristics or can be approximated as such, related to the variation of elastic modules due to the heterogeneity of the internal structure, external forces on the body and/or geometry, and which may also occur over time in a manner that is not necessarily periodic (combined effects of seasonality, temporal variation of external forces and/or, for example, fatigue or stiffening/softening due to the evolution of the internal structure). The more repetitive and complex the structure, the more challenging it becomes to solve the problem, as classical numerical techniques require modeling in two or three dimensions and very fine discretization of the domain, resulting in high computational costs. Additionally, it is observed in nature that most materials are heterogeneous at some scale, and their properties may vary randomly or in a standardized manner. Examples include concrete, whose behavior varies with its components and proportions; wood, with its anisotropic characteristics; and composite materials reinforced with fibers or particles, which are essential for ensuring the mechanical efficiency of structures. To avoid direct modeling of problems with rapidly oscillatory coefficients, mathematical homogenization methods are essential, as they aim to transform these coefficients into homogeneous equivalents. This work proposes a twodimensional modeling of heterogeneous materials beams by concurrently utilizing high-order zig-zag multilayer theories and the one-dimensional asymptotic homogenization method, allowing the description of periodic or random materials through fictitious layer techniques. Based on problems resolved using experimental results from the literature, the results demonstrate that the methodology is highly efficient, as it maintains good accuracy in twodimensional models even when using one-dimensional functions for composite, laminated and periodic materials problems.
publishDate 2025
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2025-04-16T15:56:44Z
dc.date.available.fl_str_mv 2025-04-16T15:56:44Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2025-02-20
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv LEITE, Leonardo Fellipe Prado. Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas. 2025. 153 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Cívil) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2025.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/21803
identifier_str_mv LEITE, Leonardo Fellipe Prado. Aplicações do método de homogeinização assintótica e a técnicas de camadas fictícias em formulações variacionais zig-zag de alta ordem para vigas compósitas laminadas. 2025. 153 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Cívil) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2025.
url https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/21803
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.program.fl_str_mv Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFS
instname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron:UFS
instname_str Universidade Federal de Sergipe (UFS)
instacron_str UFS
institution UFS
reponame_str Repositório Institucional da UFS
collection Repositório Institucional da UFS
bitstream.url.fl_str_mv https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/21803/1/license.txt
https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/21803/2/LEONARDO_FELLIPE_PRADO_LEITE.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44c
0a56ae590999f8c27b43e39cf87ff954
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@academico.ufs.br
_version_ 1851759393771618304