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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Algoritmos não-singulares do método dos elementos de contorno para problemas bidimensionais de elasticidade
Authors: Tatiana Souza Antunes Ribeiro
First Advisor: Gabriel de Oliveira Ribeiro
First Referee: Ariosto Bretanha Jorge
Second Referee: Alcebiades de Vasconcelos Filho
Third Referee: Clovis Sperb de Barcellos
Abstract: Neste trabalho foram implementados três algoritmos não-singulares do método dos elementos de contorno (MEC) para elasticidade bidimensional. O primeiro algoritmo se baseia na equação integral de contorno (EIC) padrão com ponto de colocação fora do domínio. Os outros dois algoritmos são baseados nas EIC auto-regularizadas do deslocamento e da força de superfície. A formulação auto-regularizada da força de superfície requer continuidade C1,a no sentido de Hölder para o campo de deslocamentos, o que não é atendido ao se utilizar elementos de contorno usuais. Utiliza-se então o conceito de continuidade relaxada, permitindo que os deslocamentos sejam apenas contínuos C1,a por partes. Esta formulação contém derivadas tangenciais do deslocamento, que não estão presentes na EIC original, e são obtidas com base nas derivadas das funções de interpolação do elemento. Portanto, duas possíveis fontes adicionais de erro são introduzidas quando da implementação da formulação auto-regularizada da força de superfície com elementos contínuos. Com intuito de determinar a fonte de erro dominante, são implementados elementos descontínuos, os quais satisfazem os requisitos de continuidade em todos os pontos de colocação. Em etapa de pós-processamento são obtidos deslocamentos e tensões em pontos internos, através das formulações clássicas do MEC, e das formulações auto-regularizadas. A formulação padrão com ponto de colocação fora do domínio produziu em geral bons resultados. Entretanto, a formulação auto-regularizada do deslocamento parece ser a melhor abordagem na análise de problemas de elasticidade. A formulação auto-regularizada da força de superfície com elementos contínuos não apresentou resultados suficientemente precisos em todos os problemas, e em alguns casos não foi possível garantir convergência. Todavia, a adoção de elementos descontínuos representou ganho significativo na precisão, o que leva a crer que a adoção da hipótese de continuidade relaxada é a fonte de erros mais importante neste algoritmo. Resultados bastante precisos foram obtidos na análise das grandezas em pontos internos por meio das formulações auto-regularizadas, mesmo para pontos localizados muito próximos ao contorno.
Abstract: Three non-singular boundary element algorithms for bidimensional elastostatics have been implemented in this work. The first algorithm is based on the standard boundary integral equation (BIE) with external collocation points. The other two algorithms are based on the self-regular form of the displacement and traction BIE. The displacement field is required to achieve C1, Hölder continuity in the self-regular tractionformulation. This requirement is not met by the use of standard boundary elements. Thus, a relaxed continuity hypothesis is adopted, allowing the displacement field to be C1, piecewise continuous. This formulation makes use of the displacement tangential derivatives, which are not part of the original BIE and are obtained from the derivatives of the element interpolation functions. Therefore, two additonal possible sources of error are introduced in the implementation of the self-regular tractionformulation with continuous elements. In order to establish the dominant error source, discontinuous elements are adopted. These elements satisfy the continuity requirement at each collocation point, so the sources of error can be split. In a post-processing stage, the displacements and stresses at internal points are obtained, either through the classical boundary element formulations, or through the self-regular formulations. In general, the standard formulation with external collocation points have provided accurate results. Nevertheless, the self-regular displacement formulation seems to be the best approach on the evaluation of elastostatic problems. The self-regular tractionformulation with continuous elements have not presented results accurate enough, for all problems, and in some cases it was not possible to guarantee the results convergence. However, the use of discontinuous elements represented a significant gain in resultsaccuracy, which led us to believe that the relaxed continuity approach is probably the most important error source in this algorithm. The self-regular formulations for displacements and stresses at internal points are shown to be very reliabe. The results obtained by means of these formulations are very accurate and stable, and do not depend on the internal point location regarding the boundary.
Subject: Algoritmos
Engenharia de estruturas
Metodo de elementos de contorno
Elasticidade
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/GORO-5SCSE3
Issue Date: 15-Feb-2003
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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