Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/GORO-5SCTQJ
Type: Dissertação de Mestrado
Title: Estudo e implementação das equações integrais de contorno para problemas tridimensionais de elasticidade
Authors: Alisson Pinto Chaves
First Advisor: Gabriel de Oliveira Ribeiro
First Referee: Roque Luiz da Silva Pitangueira
Second Referee: Fernando Amorim de Paula
Third Referee: Francisco Celio de Araujo
Abstract: Neste trabalho desenvolve-se um estudo sobre o método dos elementos de contorno (MEC) aplicado a problemas elásticos tridimensionais, onde são revistas algumas formas de tratamento das integrais envolvidas nos algoritmos do método. São considerados elementos de contorno triangulares isoparamétricos com funções de interpolação lineares ou quadráticas. O cálculo das integrais fortemente singulares é feito de maneira indireta, utilizando-se o conceito de movimento de corpo rígido, e para integrais fracamente singulares têm-se as alternativas de cálculo analítico e numérico. Duas técnicas numéricas de integração são avaliadas. A primeira consiste na quadratura de Hammer para domínios triangulares, a qual se associa à técnica de subelementação, visando o aumento da quantidade de pontos de integração em regiões próximas da singularidade. Na segunda técnica, faz-se uma transformação de coordenadas na qual o elemento triangular é mapeado em um domínio quadrado unitário, para o qual se utiliza a quadratura de Gauss-Legendre. Estas duas técnicas são aplicadas a integrais fracamente singulares e não-singulares. São também revistas expressões para o cálculo analítico de integrais fracamente singulares em elementos com aproximação linear. Alternativamente à formulação clássica do MEC, desenvolve-se um algoritmo em que os pontos de colocação são posicionados fora do domínio do problema, evitando-se assim qualquer tipo de singularidade. Deslocamentos e tensões em pontos internos são determinados numa etapa seguinte, através das formas clássicas da identidade de Somigliana para deslocamento (ISD) e para tensões (IST). Implementou-se também a formulação auto-regularizada da ISD, que apresenta resultados muito superiores ao se considerar pontos internos próximos do contorno, devido à eliminação do problema de quase-singularidade. Um programa foi implementado utilizando as técnicas e formulações revistas, que tiveram sua eficiência avaliada por meio de alguns exemplos numéricos.
Abstract: In this work a study about the boundary element applied to three-dimensional elastostatic problems is developed. Some approaches used to evaluate the integrals involved in the method are reviewed. Triangular isoparametric boundary elements are used, with linear or quadratic shape functions. The strongly singular integrals are evaluated indirectly using the rigid body motion method, whil the weakly singular integrals are performed numerically and analytically. Two schemes are considered in the numerical evaluation. The first one makes use of the Hammer's technique, developed to integrate triangular domains. Such technique is associated with the technique of element subdivision, leading to the use of more integration points near the singulary, in order to enhance the quadrature accuracy. In the second scheme a coordinate transformation is use to map the triangular element onto a square domain of unit side-length where the standard Gauss-Legendre quadrature is applied. Both schemes are used in the evaluation of weakly singular and non-singular integrals. The expressions developed for analytical integration of weakly singular integrals over flat linear elements are also reviewed. In addition to the classical BEM algorithm, in order to avoid any singularities, an algorithm using the collocation points outside the problem domain is presented. The displacements and stresses at internal points are evaluated in a post-process stage, using the standard Somigliana displacement identity (SDI) and the Somigliana's identity for stresses. Furthermore, a self-regularized formulation of SDI has been used in the evaluation of the displacements, providing more accurate results when the point is place close to the boundary. A program has been developed using these approaches, whose efficiency was evaluated by means of some numerical examples.
Subject: Engenharia de estruturas
Elasticidade
Resistencia de materias
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/GORO-5SCTQJ
Issue Date: 28-Mar-2003
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

Files in This Item:
File SizeFormat 
estudo_e_implementa__o_das_equa__es_integrais..._alisson_pinto_chaves.pdf6.79 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.