Modelos para a descrição da heterogeneidade de meios parcialmente frágeis
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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
Paulo Marcelo Vieira Ribeiro
Paulo Marcelo Vieira Ribeiro
Resumo
Materiais parcialmente frágeis utilizados em Engenharia são descritos numa modelagem
numérica como homogêneos. Porém, tratam-se de materiais formados por
fases, com características e comportamento diferentes entre si, e que ao interagirem
formando um único material observa-se uma resposta mecânica complexa e fortemente
não linear. O concreto é um desses materiais, sendo formado por agregados,
micro-fissuras, vazios e matriz cimentícia. Devido a essa constituição, a definição
de suas propriedades mecânicas é difícil, e também o processo de dano e o seu mecanismo
de fratura são extremamente complexos. Assim, a descrição adequada do
material, a partir da introdução da heterogeneidade na meso escala, pode permitir
a captura do comportamento nesta escala. Para descrever o meio heterogêneo
pode-se utilizar uma abordagem indireta, com os modelos probabilísticos, ou de
forma direta, descrevendo a morfologia das fases, como no modelo de distribuição
de partículas. Este trabalho visa analisar diferentes abordagens para a descrição da
heterogeneidade de materiais parcialmente frágeis. Como modelo indireto, adotou-se
a atribuição aleatória de propriedades das fases à pontos que representam a estrutura
modelada via método dos elementos finitos (MEF). Enquanto, como a abordagem
direta, adotou-se uma distribuição geométrica das fases. As implementações e
exemplos numéricos serão realizadas na plataforma INSANE (INteractive Structural
ANalysis Environment).
Abstract
Quasi brittle materials that are frequently used in engineering describe in a numerical
model as homogenous. Although, this material is made by phases, that
has different characteristics and mechanical behaviors, between its self and when
in interaction becoming a single material this phase made material shows a very
complex and strongly nonlinear behavior. Concrete is one of this material, and may
be described as a material made by three phases: mortar, aggregates and the interface
between both. Because of its composition, its very difficult to define concrete s
mechanical properties, its damage process and its fracture behavior, that are very
complex. That s why a suitable description of this material, by introducing its intrinsic
heterogeneity, is very important. The medium heterogeneity may be realized
with an indirect approach by probabilistic models or with a direct approach that
is made with the placement of particles that symbolizes the material heterogeneity.
This work aims to analyse both approaches of heterogeneity introduction in computational
modelling of quasi brittle materials.As an example of indirect approach
this work uses the random assembler of phases in the integration points of the finite
elements. While in a direct approach, the placement of a particle grid in the domain
derivates in a phase geometrical placed domain. Both approaches were implemented
in INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment).
Assunto
Engenharia de estruturas, Concreto, Método dos elementos finitos
Palavras-chave
Concreto, Heterogeneidade, Método dos elementos finitos