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Desenvolvimento e aplicação do MEFG/S Global-Local de alta ordem com funções flat-top para análise de estruturas em processo de danificação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Paiva, Guilherme Oliveira Ferraz de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
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:
Método dos elementos finitos
Mecânica de fratura
Mecânica do dano contínuo
Enriquecimento Polinomial
Propagação de trincas
Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/48800
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2023.
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spelling Desenvolvimento e aplicação do MEFG/S Global-Local de alta ordem com funções flat-top para análise de estruturas em processo de danificaçãoMétodo dos elementos finitosMecânica de fraturaMecânica do dano contínuoEnriquecimento PolinomialPropagação de trincasTese (doutorado) — Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2023.Esta tese teve como objetivo analisar e implementar uma abordagem global-local combinada com funções de enriquecimento polinomiais e descontínua, conforme a estratégia do Método dos Elementos Finitos Generalizados eStabilizado (MEFG/S), com Partição da Unidade (PU) padrão ou flat-top, para aplicação em simulações de problemas de falhas em estruturas utilizando o modelo de dano bilinear(contínuo e continuo-descontínuo com transição para fratura) proposto por Evangelista Jr. e Moreira (2020). A mais importante contribuição desta pesquisa foi o estudo do dano em membros estruturais sob falhas utilizando malhas grosseiras (2D e 3D), com aplicação de funções de enriquecimento para melhorar a aproximação da distribuição do dano e obter eficiência computacional no processo reduzindo o número de iterações realizadas por passo de carga e, consequentemente, reduzir o número de graus de liberdade processados. Os resultados foram validados por meio da comparação com o caminho da trinca e com curvas experimentais retiradas de diversos tipos de ensaios encontrados na literatura, com diferentes tipos de materiais e modos de falha. Os ensaios simulados foram: flexão em três pontos em vigas com entalhe central, cisalhamento em quatro pontos em viga com entalhe central, chapa quadrada com duplo entalhe, chapa em L, viga sem entalhe sob flexão em quatro pontos e fêmur humano. Comprovou-se, a eficiência computacional e acurácia do MEFG e do MEFG/S em melhorar a previsão do comportamento de ruptura tendo em vista a obtenção de resultados com qualidade, objetividade de malha e eficiência computacional. As simulações 2D e 3D com malhas grosseiras realçam a qualidade do MEFG e do MEFG/S. O MEFG/S combinado com a abordagem global-local (com PU padrão ou flat-top) apresentou boa capacidade em melhorar a qualidade da aproximação final, com a utilização racional de funções de enriquecimento, em malhas grosseiras, aliando características como modelagem flexível, convergência e eficiência computacional. A aplicação da estratégia descontínua garantiu versatilidade aos ensaios, devido eliminar a necessidade da utilização de elementos especiais ou de remalhamento. Foi possível obter bons resultados utilizando apenas refinamento-p.This thesis aimed to analyze and implement a global-local approach combined with polynomial and discontinuous enrichment functions, according to the Stabilized Generalized Finite Element Method (S/GFEM) strategy, with standard Partition of Unit (PUFEM) or flat-top, for application in simulations of failure problems in structures using the bilinear damage model (continuous and continuous-discontinuous with transition to fracture) proposed by Evangelista Jr. e Moreira (2020). The most important contribution of this research was the study of damage in structural members under failures using coarse meshes (2D and 3D), with application of enrichment functions to improve the approximation of the damage distribution and obtain computational efficiency in the process by reducing the number of iterations performed per load step and, consequently, reducing the number of degrees of freedom processed. The results were validated by comparing them with the crack path and with experimental curves taken from different types of tests found in the literature, with different types of materials and failure modes. The simulated tests were: Three Point Bending Test, Four Point Shear Bending, Double Edge Notch, L-Shaped Plate, Four Point Bending and a Human Femur. The computational efficiency and accuracy of the GFEM and the S/GFEM in improving the prediction of the failure behavior was proved, in order to obtain results with quality, mesh objectivity and computational efficiency. Simulations 2D and 3D with coarse meshes enhance the quality of GFEM and S/GFEM. The S/GFEM combined with the global-local approach (with PUFEM or flat-top) showed good ability to improve the quality of the final approximation, with the rational use of enrichment functions, in coarse meshes, combining features such as flexible modeling, convergence and computational efficiency. The application of the discontinuous strategy ensured the versatility of the tests, as it eliminated the need to use special elements or remeshing. It was possible to get good results using just refinement-p.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção CivilEvangelista Junior, FranciscoPaiva, Guilherme Oliveira Ferraz de2024-07-12T12:39:19Z2024-07-12T12:39:19Z2024-07-122023-04-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfPAIVA, Guilherme Oliveira Ferraz de. Desenvolvimento e aplicação do MEFG/S Global-Local de alta ordem com funções flat-top para análise de estruturas em processo de danificação. 2023. xxix, 215 f., il. Tese (Doutorado em Estruturas e Construção Civil) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio.unb.br/handle/10482/48800porA concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2025-03-20T15:49:16Zoai:repositorio.unb.br:10482/48800Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2025-03-20T15:49:16Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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