Sistemas Administrativos
Escola de Engenharia de São Carlos
SET Desenvolvimento de modelos numéricos para análise...
Documento Doutorado
Área Métodos Numéricos
Data da defesa 26/02/2007
Autor LEITE, Luciano Gobo Saraiva
Orientador VENTURINI, Wilson Sergio
Português
Título Desenvolvimento de modelos numéricos para análise de problemas de interação de domínios bidimensionai
Resumo
Neste trabalho foi desenvolvida uma formulação para análise de sólidos bidimensionais constituídos por multiregiões utilizando-se do Método dos Elementos de Contorno para análise linear e não linear. Para o caso de análise linear foi estudado o caso de regiões constituídas por sub-regiões de diferentes características mecânicas, utilizando-se técnicas que inicialmente consideram a compatibilidade de deslocamentos e o equilíbrio de forças na interface entre as sub-regiões, antes de se escrever as equações de equilíbrio. Inicialmente foi feita uma formulação, chamada neste trabalho de formulação singular, onde leva-se em conta apenas os deslocamentos incógnitos na interface e, posteriormente, foi desenvolvida outra formulação denominada hipersingular, onde são preservadas na interface apenas as forças de superfície. Para inclusões muito esbeltas, foi utilizada a técnica da condensação de domínios, onde o domínio 2D foi condensado inicialmente em um domínio linear de bra e posteriormente em viga. Foi utilizada a discretização de inclusões muito esbeltas com rigidez quase nula visando a simular o comportamento de uma região de fratura elástica. A formulação foi estendida para análise não linear. A técnica das tensões iniciais foi adotada para modelar o sólido com regiões danicadas. Foi adotada a degeneração de inclusões muito esbeltas, que obedecem as leis constitutivas não lineares da mecânica do dano, simulando a origem de uma região de fratura. Para se melhorar a precisão das integrais, foi adotada a integração analítica sobre todo contorno e também sobre o domínio. Foram testados vários exemplos para validar os modelos propostos.
Palavras-chave Condensação de domínios. Degeneração de domínios. Mecânica do dano. Método dos Elementos de Contorno. Multidomínios

English
Title Development of numerical models for interaction problems of two-dimensional domain analysis
Abstract
In this work, a boundary element formulation was developed to analyze 2D multiregions solids formed in the context of linear and non-linear analysis. Linear analysis was adopted to study problems containing regions with dierent elastic parameters. This formulation was used to study inclusion that could be degenerated to thin inclusion to represent the behavior of bers and beams embedded in the main solid. For the linear problems, the sub-regions were adopted to represent structural elements with dierent mechanical characteristics. The sub regions were joined together by assuming the classical hypotheses of displacement compatibility and traction equilibrium along the interfaces, but applied before the approximation of the boundary and interface values. The alternative sub-region technique was developed initially to eliminate traction values along the interfaces, introducing therefore only unknown displacements. The technique was then modied to eliminate all displacements along the interface preserving the traction as unknowns. For the case of very thin inclusions the formulation has been simplied to simulate ber and beam reinforcements. Appropriate displacement approximations across the thin sub-region have been assumed. In this inclusion was also analyzed with the Elastic modulus degenerating to zero, simulating therefore a crack problem. The formulation has been extended to non-linear analysis. The initial stress procedure has been adopted to model solid with damaged regions. The damaged regions were assumed to be very small to simulate non-linear crack behavior governed by damage mechanic models. To improve the quality of the results all boundary and domains were integrated analytically. Many examples have been tested to certify that the proposed models are reliable.
Keywords Boundary element method. Damage. Domain condensation. Domain degeneration. Multi-domain