Implementação computacional de um modelo de fissuração para o concreto baseado no método dos elementos finitos estendido (XFEM)

Kelson Pothin Wolff

Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-95XFVL

Tipo:	Dissertação de Mestrado
Título:	Implementação computacional de um modelo de fissuração para o concreto baseado no método dos elementos finitos estendido (XFEM)
Autor(es):	Kelson Pothin Wolff
Primeiro Orientador:	Roque Luiz da Silva Pitangueira
Primeiro membro da banca :	Gabriel de Oliveira Ribeiro
Segundo membro da banca:	Felicio Bruzzi Barros
Terceiro membro da banca:	Osvaldo Luís Manzoli
Resumo:	O objetivo desta dissertação de mestrado é a implementação computacional de um modelo capaz de descrever o comportamento do concreto sujeito à fissuração. A região fissurada do concreto é representada por uma relação constitutiva baseada no Modelo de Fissura Coesiva, enquanto o restante do volume não fissurado é representado como linearmente elástico. Tais relações constitutivas são, então,combinadas com as hipóteses do Método dos Elementos Finitos Estendido, formando um modelo que introduz um salto no campo de deslocamentos de um elemento finito padrão. Assim, a propagação de uma fissura discreta é simulada devido à descontinuidadeque é induzida nos campos de aproximação de um elemento-padrão. O critério de propagação é baseado no limite de resistência à tração do material é a geometria da fissura é definida por um conjunto de segmentos lineares. O modelo assim concebido permite que a fissura se propague livremente pela malha convencional, atravessando o domínio e a interface dos elementos finitos. O modelo foi implementado no núcleo numérico do sistema computacional INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), permitindo simular problemas de propagação de fissuras em peças de concreto submetidas a carregamentos nos modos I, II e modo misto. Os resultados obtidos encontram-se dentro da faixa de resposta esperada. A principal dificuldade encontrada relaciona-se como critério de propagação escolhido, que não se mostra adequado para a predição da direção correta de propagação da fissura quando a análise alcança níveis elevados de tensão.
Abstract:	This master's thesis is concerned about computational implementation of amodel able to describe concrete behavior under cracking. The concrete cracked region is represented by a constitutive relation based on Cohesive Crack Model, while the undamaged bulk keeps a linear elastic response. These constitutive relations are integrated with eXtended Finite Element Method as sumptions to form a model that introduces a jump in displacements field of a standard finite element. Thus, a discrete crack propagation is simulated due a discontinuity that is induced instandard finite element approximation fields. The propagation criterium is based on tensile strength material parameter and the crack geometry is defined by a set of linear segments. In this way, the conceived model allows freely crack propagation over the standard mesh, even at the element's interface. The model was implemented in numerical nucleus of computational system INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), enabling the simulation of crack propagation problems involving concrete specimens under modes I, II and mixed mode loadings. The results are found within expected response range. The main drawback found is related to the chosenpropagation criterium that is not reliable in predicting the correct direction of crack when the analysis reaches high stresses levels.
Assunto:	Engenharia de estruturas Método dos elementos finitos
Idioma:	Português
Editor:	Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição:	UFMG
Tipo de Acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://hdl.handle.net/1843/BUOS-95XFVL
Data do documento:	23-Ago-2010
Aparece nas coleções:	Dissertações de Mestrado

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