Estratégia multiescala para descrição micromórfica do contínuo a partir do contínuo clássico
Carregando...
Arquivos
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Roque Luiz da Silva Pitangueira
Samuel Silva Penna
Raul Rosas e Silva
Felício Bruzzi Barros
Jamile Salim Fuina
Samuel Silva Penna
Raul Rosas e Silva
Felício Bruzzi Barros
Jamile Salim Fuina
Resumo
O comportamento macroscópico dos materiais é função da estrutura que exibem em
nível microscópico. A abordagem fenomenológica adotada na teoria do contínuo clássico
não considera o comportamento individual dos constituintes da microestrutura,
mas propriedades macroscópicas efetivas. Por falta de parâmetros microestruturais,
esta teoria não descreve adequadamente materiais com microestrutura complexa ou
quando as dimensões estruturais são comparativamente pequenas em relação à sua
microestrutura. Neste sentido, diversas teorias de contínuos denominados generalizados
foram desenvolvidas, incorporando-se o comportamento microestrutural do meio
material. Estas teorias se dividem em dois grupos: (a) as que consideram gradientes
de deslocamento de ordem superior e (b) as que adicionam graus de liberdade
cinemáticos das partículas materiais. A teoria do contínuo micromórfi co, na qual cada
partícula material possui nove graus de liberdade cinemáticos adicionais, representa
o caso mais geral deste segundo grupo. Esta teoria é adequada à análise de materiais
cuja microestrutura se deforma arbitrariamente. A construção heurística do contínuo
micromórfi co com base em considerações termodinâmicas (ou no princípio dos trabalhos
virtuais) está bem estabelecida. No entanto, a identi ficação das correspondentes
leis constitutivas e a determinação do elevado número de parâmetros constitutivos
limitam a aplicação prática desta teoria. Neste sentido, o presente trabalho propõe
uma formulação multiescala para obtenção das relações constitutivas micromórfi cas
macroscópicas a partir da solução de problemas de valor de contorno na microescala
segundo a teoria do contínuo clássico. O sistema INSANE (INteractive Structural
ANalysis Environment), software livre desenvolvido no Departamento de Engenharia
de Estruturas da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, é
utilizado na implementação.
Abstract
The macroscopic behavior of materials is a function of the structure they exhibit
at the microscopic level. The phenomenological approach adopted in the classical
continuum theory does not consider the individual behavior of the microstructure
constituents, but rather deals with the e ective macroscopic properties. Due to
the lack of microstructural parameters, this theory does not adequately describe
materials with complex microstructure or when the structural dimensions are comparatively
small with respect to its microstructure. In this sense, numerous so-called
generalized continuum theories were developed, incorporating the microstructural
behavior of the material medium. These theories fall into two groups: (a) those
that consider higher order displacement gradients and (b) those that add kinematic
degrees of freedom to material particles. The micromorphic continuum theory, in
which each material particle is endowed with nine additional kinematic degrees
of freedom, represents the most general case of this second group. This theory
is suited to analysis of materials with arbitrarily deforming microstructure. The
heuristic construction of the micromorphic continuum based on thermodynamic
considerations (or at the principle of virtual work) is well-established. However, the
identi cation of corresponding constitutive laws and the determination of the large
number of constitutive parameters limit the practical application of such theory. In
this sense, this work proposes a multiscale formulation for obtaining the macroscopic
micromorphic constitutive relations through the solution of boundary value problems
at the microscale according to the classical continuum theory. The INSANE system
(INteractive Structural ANalysis Environment), a free software developed at the
Department of Structural Engineering of the Engineering School of the Federal
University of Minas Gerais, is used in the implementation.
Assunto
Engenharia de estruturas
Palavras-chave
Comportamento microestrutural, Contínuos generalizados, Contínuo micromórfico, Formulação multiescala, Sistema INSANE