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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Propagação de trincas em meios elásticos lineares via método dos elementos finitos generalizados com estratégia global-local automatizada
Autor(es): Gabriela Marinho Fonseca
Primeiro Orientador: Rafael Marques Lins
Primeiro membro da banca : Roque Luiz da Silva Pitangueira
Segundo membro da banca: Humberto Alves da Silveira Monteiro
Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta a automatização da estratégia globallocal sob a abordagem do Método dos Elementos Finitos Generalizados, avaliando seu desempenho na simulação de problemas bidimensionais da Mecânica da Fratura Linear Elastica. O Método dos Elementos Finitos Generalizados é um método numérico estabelecido como alternativa ao Método dos Elementos Finitos, sendo particularmente eficaz na análise de problemas cuja solução não é suave. Propõe-se uma estratégia automatizada de construção de problemas locais, cujas soluções enriquecem a aproximação de um problema global único, tendo em vista a redução da interferência do usuário na simulação da propagação de trincas. A implementação computacional atuou na expansão do sistema INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), um projeto software livre desenvolvido no Departamento de Engenharia de Estruturas da Universidade Federal de Minas Gerais. Novos procedimentos foram incorporados ao sistema, viabilizando a construção automatizada de problemas locais capazes de acompanhar a trajetoria descrita ao longo do processo de crescimento de uma trinca. A implementação foi validada atraves da simulação numérica de problemas com solicitações e geometrias diversas, buscando a correta obtenção de fatores de intensidade de tensão nos modos I e II de abertura de trinca. O desempenho do método foi mensurado com base nos resultados obtidos em energia de deformação, fatores de intensidade de tensão e trajetoria de propagação da trinca. Foram consideradas as influências dos ciclos de análise global-local, enriquecimento polinomial e topologia da malha. Buscou-se, adicionalmente, avaliar o efeito da abordagem estavel do Metodo dos Elementos Finitos Generalizados sobre o enriquecimento obtido da solução numérica do problema local.
Abstract: This master's thesis presents the automation of the global-local strategy under the Generalized Finite Element Method approach, evaluating its performance in the analysis of two-dimensional problems of Linear Elastic Frature Mechanics. The Generalized Finite Element Method is a numerical method established as an alternative to the Finite Element Method (MEF), being particularly efective for problems with non-smooth solutions. An automated strategy for building local problems,whose solution enriches the approximation of an unique global problem, is proposed, aiming to reduce user interference in the simulation of crack propagation. The implementation is carried out as an expansion of the INSANE (INteractive Structural ANALYSIS Environment) system, a free software project developed in the Department of Structural Engineering of the Federal University of Minas Gerais. New procedures were incorporated into the system, making possible the defnitionof adaptive local problems, able to follow the path described during the process of crack growth. The implementation was validated by the numerical simulation of problems with diferent geometries and loadings, seeking the correct extraction of stress intensity factors for crack opening modes I and II. The method performance was measured based on the results in strain energy, stress intensity factors and crack path. Inuences of the global-local analysis cycles, polynomial enrichment and meshtopology were considered. Additionally, the efect of the Stable Generalized Finite Element Method approach on the enrichment obtained from the local problem solution is evaluated.
Assunto: Engenharia de estruturas
Método dos elementos finitos
Mecânica da fratura
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BELP59
Data do documento: 25-Fev-2019
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