Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/73759
Type: Dissertação
Title: Implementação não intrusiva do Método dos Elementos Finitos Generalizados Global-Local para simulação de problemas com trincas
Other Titles: Non-intrusive implementation of the Generalized Finite Element Method - Global-Local for simulating cracking problems
Authors: Ana Clara Pedras Bueno
First Advisor: Felício Bruzzi Barros
First Referee: Samuel Silva Penna
Second Referee: Eduardo de Morais Barreto Campello
Third Referee: Leandro Lopes da Silva
Abstract: Esta dissertação de mestrado expande a implementação da estratégia de acoplamento não intrusivo entre o software comercial Abaqus e o ambiente computacional INSANE (INterative Structural ANalysis Environment), através da estratégia MEFGgl-GLI, dando ênfase ao tratamento de problemas da Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE). A estratégia MEFGgl-GLI combina o algoritmo Global-Local Iterativo (GLI) com o Método dos Elementos Finitos Generalizados com enriquecimento global-local (MEFGgl), dividindo a análise em três escalas (global, meso e local) e seus respectivos modelos. Na implementação proposta, o modelo da escala global é solucionado pelo software comercial Abaqus via Método dos Elementos Finitos (MEF), enquanto o MEFGgl, implementado no ambiente INSANE, realiza o enriquecimento do modelo da mesoescala a partir da solução do modelo da escala local. O acoplamento com a escala global é realizado iterativamente com a transferência de deslocamentos entre a escala global e a mesoescala e correção do resíduo de força, utilizando o algoritmo GLI. Através da estrutura não intrusiva do GLI, um algoritmo iterativo, juntamente com as técnicas de relaxação, foram implementadas no INSANE para acoplar o modelo da escala global com o modelo da mesoescala. A comunicação do INSANE com o Abaqus é realizada por intermédio de scripts desenvolvidos em linguagem de programação Python, e interpretados com auxílio do projeto Jython. A expansão proposta permitiu a descrição e propagação de trinca na escala local, e implementou uma abordagem computacionalmente mais eficiente da estratégia. A validação da implementação foi realizada a partir de simulações numéricas que investigaram parâmetros relacionados ao MEFGgl dentro da abordagem da estratégia interativa do acoplamento não intrusivo. As investigações revelaram que o aumento do tamanho da zona buffer da mesoescala melhora a aproximação das soluções das estratégias de acoplamento em relação a solução de referência. Observou-se também que não há melhora significativa na precisão dos resultados com o aumento do número de ciclos global-local, tal fato reside na compensação advinda da repetição do processo de solução global-local exigida para a convergência da estratégia iterativa do acoplamento. Verificou-se ainda, que a utilização da técnica de relaxação dinâmica acelera a convergência do procedimento iterativo sem comprometer a precisão dos resultados, contribuindo para que as estratégias MEFGgl-GLI se tornem computacionalmente competitivas quando comparadas aos procedimentos de soluções convencionais.
Abstract: This master's thesis expands the implementation of the non-intrusive coupling strategy between the commercial software Abaqus and the INSANE (INterative Structural ANalysis Environment) computational environment, through the IGL-GFEMgl strategy, emphasizing the treatment of Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) problems. The IGL-GFEMgl strategy combines the Iterative Global-Local (IGL) algorithm with the Generalized Finite Element Method with global-local enrichment (GFEMgl), dividing the analysis into three scales (a global, a meso and a local scale) and their respective models. In the implementation proposed, the global scale model is solved by the commercial software Abaqus via the Finite Element Method (FEM), while GFEMgl, implemented in the INSANE environment, performs the enrichment of the mesoscale model from the solution of the local scale model. The coupling with the global scale is iteratively provided by transferring displacements between the global scale and the mesoscale and the correction of the residual forces, using the IGL algorithm. Through the non-intrusive procedure of IGL, an iterative algorithm, and relaxation techniques were implemented in INSANE to couple the global scale model with the mesoscale model. INSANE's communication with Abaqus is carried out through scripts developed in Python programming language and interpreted with the help of the Jython project. The proposed expansion allowed the description and propagation of cracks at the local scale and implemented a more computationally efficient approach to the strategy. The implementation validation was carried out based on numerical simulations investigating parameters related to GFEMgl under the interactive strategy of non-intrusive coupling. The investigations revealed that the increase in the size of the buffer zone of the mesoscale improves the solution when compared with a reference model. It was also observed that there was no significant improvement in the accuracy of the results with the increase in the number of global-local cycles, such a fact can be explained by the repetition of the global-local solution process required for converging the iterative coupling strategy. It was also verified that the dynamic relaxation technique accelerates the convergence of the coupling strategies without compromising the accuracy of the results. This technique contributed to making IGL-GFEMgl comparatively competitive with standard solution procedures.
Subject: Mecânica da fratura
Método dos elementos finitos
Acoplamentos
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 Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/73759
Issue Date: 28-Jun-2024
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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