Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET O MEC e o MEF aplicados à análise de problemas vis...
Documento Doutorado
Área Métodos Numéricos
Data da defesa 06/08/2004
Autor VANALLI, Leandro
Orientador CODA, Humberto Breves
Português
Título O MEC e o MEF aplicados à análise de problemas viscoplásticos em meios anisotrópicos e compostos
Resumo
O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de formulações e de códigos computacionais que possibilitem a análise bidimensional estática de meios contínuos anisotrópicos viscoplásticos reforçados ou não por fibras. Especificamente, as análises numéricas envolvem aplicações dos Métodos dos Elementos de Contorno (MEC) e dos Elementos Finitos (MEF), comparando-se os resultados obtidos com respostas analíticas e experimentais, disponíveis na literatura, buscando-se assim, subsídios teóricos que permitam o entendimento de problemas mais gerais envolvendo meios anisotrópicos. Para tanto são empregados elementos finitos triangulares com aproximações cúbica e quadrática para os deslocamentos na modelagem dos domínios. Na consideração do reforço com fibras, elementos finitos de barras simples são empregados. A formulação desenvolvida proporciona também a consideração de distribuição randômica das fibras imersas no meio sem qualquer aumento dos graus de liberdade do problema analisado, diferindo-se assim, das formulações conhecidas até o momento. Com o MEC, a análise de plasticidade e viscoplasticidade em meios com anisotropia geral é feita de maneira original no trabalho, destacando-se a consideração de lei de fluxo plástico não-associativa e o tratamento de viscosidade apenas com integrais de contorno, sem a utilização de aproximações de domínio. Uma quantidade significativa de exemplos é apresentada, possibilitando a verificação da eficiência das formulações e dos códigos desenvolvidos.
Palavras-chave Anisotropia. Fibras curtas. Materiais compósitos. Método dos Elementos de Contorno. Método dos Elementos Finitos. Não-linearidade física

English
Title The BEM and FEM applied for analysis of viscoplastics problems in the anisotropic and composites medias.
Abstract
The objective of the present work is the development of formulations and computational codes that enable the static bidimensional analysis of the viscoplastic anisotropic medias reinforced, or not, by fibers. Specifically, the numerical analysis involve applications of the Boundary Elements Method (BEM) and Finite Elements (FEM), comparing the results obtained with analytical and experimental solutions available in the literature, allowing the understanding of general problems in anisotropic media. Two-dimensional finite elements with cubic and quadrate approximations for the displacements are used to model domains. Reinforcements are modeled by truss finite elements. The developed formulation provides the consideration of random distribution of the fibers, without any additional degree of freedom of the problem. With the BEM, the plasticity and viscoplasticity analysis in general anisotropic medias is originally developed in the present work, emphasizing the consideration of non-associative plastic flow and the treatment of viscosity just with boundary integrals, without domain approximation. Various examples are shown in order to verify the efficiency of the proposed formulation and developed computational codes.
Keywords Anisotropy. Boundary Elements Method. Composite materials. Finite Elements Method. Non-linearity physics. Short fibers