Implementação computacional de elementos de interface com elevada razão de aspecto para análise não linear de estruturas de concreto
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Samuel Silva Penna
Rodrigo Guerra Peixoto
Roque Luiz da Silva Pitangueira
Jamile Salim Fuina
Rodrigo Guerra Peixoto
Roque Luiz da Silva Pitangueira
Jamile Salim Fuina
Resumo
Uma estratégia de modelagem baseada em elementos finitos de interface é implementada e aplicada para análise não linear de meios parcialmente frágeis com a finalidade de descrever o comportamento do meio mesmo após a abertura de fissuras. O problema da degradação é tratado a partir de formulações baseadas na cinemática de forte descontinuidade (Continuum Strong Discontinuity Approach - CSDA), as quais são utilizadas para traduzir a cinemática do elemento de interface. A fragmentação da malha padrão de elementos finitos, de modo a introduzir elementos com elevada razão de aspecto, possibilita a análise do salto no campo de deslocamentos por meio de um modelo constitutivo contínuo consistente com o regime de descontinuidade forte. A implementação foi realizada no sistema computacional INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), desenvolvido no departamento de Engenharia de Estruturas da UFMG, o qual possui uma gama de modelos constitutivos que podem ser utilizados para a modelagem descrita. No presente trabalho adotou-se, para a descrição do meio, um modelo de fissuração distribuída e um modelo de dano isotrópico. A utilização de elementos de interface, permite o tratamento do problema de propagação de trincas sem a necessidade de definição prévia do caminho da mesma ou de redefinição da malha ao longo da análise, bem como a possibilidade de descrição de múltiplas trincas simultâneas. Simulações numéricas foram realizadas para validação do modelo implementado.
Abstract
A finite element model is implemented and applied for nonlinear analysis of quasi brittle media in order to describe the behavior of the media even after the crack opening. The issue of degradation is dealt with formulations based on the Continuum Strong Discontinuity Approach - CSDA, which are used to express the kinematics of the interface element. The fragmentation of the standard finite element mesh in order to introduce elements with a high aspect ratio, allows the analysis of the jump in the displacement field through a continuum constitutive model, consistent with the strong discontinuity mode. The implementation was performed in the INSANE computer system (INteractive Structural ANalysis Environment), developed in UFMG's Department of Structural Engineering, which has a wide range of constitutive models that can be used for the described modeling. In the current work, a smeared cracking model and an isotropic damage model were chosen for the description of the media. The use of interface elements, enables the treatment of the crack propagation problem without the necessity of prior definition of its path or the redefinition of the mesh during the analysis, as also the possibility of the description of multiple simultaneous cracks. Numerical simulations were carried out to validate the implemented model.
Assunto
Engenharia de estruturas, Método dos elementos finitos, Interfaces (Computador), Analise funcional não-linear
Palavras-chave
Elemento de interface, Descontinuidade forte, Implementação computacional, Método dos elementos finitos, Análise fisicamente não linear