Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Proposta de plataforma orientada a objetos para a...
Documento Mestrado
Área Métodos Numéricos
Data da defesa 10/12/2024
Autor MATTÉ, Alexandre Ten Cate
Orientador CARRAZEDO, Rogério
Português
Título Proposta de plataforma orientada a objetos para a resolução de problemas mecânicos por meio do MEF Posicional
Resumo
Este trabalho trata de uma proposta de arquitetura de código, orientada a objetos, para a resolução de problemas mecânicos, por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF) Posicional. A implementação englobou problemas quase estáticos, dinâmicos, e com a imersão de elementos na malha. Foram empregados elementos bidimensionais, triangulares, de aproximações linear, quadrática e cúbica, e elementos de barra simples, com aproximação linear. O código foi desenvolvido na linguagem de programação C++, visando o aproveitamento de características importantes que a orientação a objetos proporciona, como manutenibilidade e escalabilidade. Por tratar, geralmente, de problemas com grandes dimensões, a arquitetura proposta apresenta ambientes bem definidos de pré processamento, processamento e pós processamento, evitando ao máximo a movimentação desnecessária de dados. A documentação foi inserida diretamente no código, e gerada automaticamente por meio do software Doxygen®. A plataforma foi disponibilizada por meio de um repositório no GitHub® e publicada por meio da plataforma Zenodo®, totalmente open source. Foram apresentados diversos exemplos de aplicação, validando a implementação para todos os tipos de problemas propostos.
Palavras-chave Método dos Elementos Finitos Posicional. Arquitetura de código. Orientação a objetos. Escalabilidade. Programação. C++.

English
Title Object oriented platform proposal for mechanic problems resolution through posicional FEM
Abstract
This work presents an object-oriented code architecture proposal for solving mechanical problems using the Positional Finite Element Method (FEM). The implementation covers quasi-static, dynamic problems, and problems with immersed elements in the mesh. Two- dimensional triangular elements with linear, quadratic, and cubic approximations, as well as simple bar elements with linear approximation, were employed. The code was developed in C++ to leverage the important features that object-oriented programming provides, such as maintainability and scalability. Since it generally deals with large-scale problems, the proposed architecture features well-defined environments for pre-processing, processing, and post-processing, minimizing unnecessary data movement. Documentation was directly embedded in the code and automatically generated using Doxygen® software. The platform was made available through a GitHub® repository and published via Zenodo®, completely open-source. Several application examples were presented, validating the implementation for all types of proposed problems.
Keywords Positional Finite Element Method. Code architecture. Object orientation. Scalability. Programming. C++.