Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/35176
Type: Tese
Title: Uma nova abordagem para análise estática em duas escalas : método dos elementos finitos generalizados/estendidos, estratégia global-local e modelos de degradação elástica no estudo de meios não lineares, parcialmente frágeis e heterogêneos
Other Titles: A new approach for two-scale static analysis : generalized/extended finite element method, global-local strategy and elastic-degrading models in the study of heterogeneous quasi-brittle nonlinear media
Authors: Humberto Alves da Silveira Monteiro
First Advisor: Roque Luiz da Silva Pitangueira
First Referee: Samuel Silva Penna
Second Referee: Felício Bruzzi Barros
Third Referee: Roberto Dalledone Machado
metadata.dc.contributor.referee4: Raul Rosas e Silva
Abstract: Em análise de estruturas é comum a adoção de modelos de escala única, representativa do nível macroscópico ou estrutural, em que a resposta global do domínio estudado é costumeiramente desejada. Nesses modelos, o meio é considerado homogêneo e busca-se utilizar relações constitutivas fenomenológicas que reflitam devidamente o comportamento de escalas subjacentes. Contudo, a rigor, todo material é heterogêneo em alguma escala de comprimento suficientemente pequena e no caso de meios parcialmente frágeis, é exatamente a natureza não homogênea do contínuo que responde por muitos dos fenômenos captados em nível estrutural, sobretudo pelo proeminente comportamento mecânico não linear. Assim, a investigação do material em diferentes escalas de observação é fundamental para uma modelagem do meio um tanto mais fiel a suas características. Nesse sentido, o presente trabalho propõe uma nova estratégia não linear associada ao Método dos Elementos Finitos Generalizados/Estendidos com enriquecimento Global-Local para a simulação, em duas escalas, do comportamento de estruturas com meios parcialmente frágeis e explicitamente heterogêneos. Através de um esquema incremental-iterativo modificado, problemas de valor de contorno representativos dos níveis global (macroescala) e local (mesoescala), fracamente acoplados, são solucionados concorrentemente. Composições materiais distintas são propostas nas duas escalas e técnicas adequadas de comunicação descendente e ascendente entre os modelos são investigadas. Com a aplicação do método, foi possível capturar o comportamento da escala refinada, bem como seu efeito no problema global. A estratégia desenvolvida no âmbito dessa pesquisa funciona não somente como um mecanismo versátil de refinamento que permite o tradicional acoplamento de malhas não conformes, em uma lógica híbrida de refinamento hp, mas também, é capaz de introduzir no modelo numérico, em escala local, variadas características e modificações sem grande comprometimento das hipóteses globais/estruturais.
Abstract: In structural analysis it is usual to adopt single-scale models, representing the structural or macroscopic level, in which one would investigate the overall behaviour of the studied domain. In those models, the material is homogeneous, and it is necessary to use some appropriate phenomenological constitutive relations to reflect the behavior of the underlying scales. However, all the materials are heterogeneous in some small length scale and with quasi-brittle media, it is that inhomogeneous nature of the continuum that accounts for many of the phenomena captured in structural level, notably the prominent nonlinear mechanical behavior. Thus, examine the material in different length scales is critical to its proper modeling. In this sense, this work proposes a new nonlinear strategy associated to the Generalized/Extended Finite Element Method with Global-Local enrichment for modeling heterogeneous quasi-brittle structures in two scales by a modified incremental-iterative scheme, in which global (macroscale) and local (mesoscale) boundary value problems, in weak coupling, are concurrently solved. Different material compositions were prescribed in each scale and proper descending and ascending communication techniques were investigated. The proposed method could capture the fine-scale behavior, and its effect on the structural problem. The strategy developed here works not only as a traditional and versatile refinement mechanism that allows coupling of nonconforming meshes, in a hybrid hp refinement fashion, but also, it can introduce in the numerical model, through the local scale, several characteristics or modifications without major compromise of global/structural hypotheses.
Subject: Engenharia de estruturas
Análise estática
Análise funcional não-linear
Método dos elementos finitos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
Rights: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/35176
Issue Date: 20-Jan-2021
metadata.dc.description.embargo: 20-Jan-2022
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