Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Geraldo José Belmonte dos
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC
Texto Completo: https://tede.lncc.br/handle/tede/264
Resumo: A new finite element method is proposed for mixed variational formulation by use of the hybridization technique and of the adding of several stabilization mechanisms to the classical Galerkin methods applied to the elasticity problems. The method is designed by hibridization technique of the classical dual mixed formulation applied to the element level, adding various least-squares residual terms of the locally governing equations and of the interelement continuity conditions of the fields. The residual terms are added without violating the consistency condition of the methods and include mesh-parameter dependent coefficients. The method is designed to enhance stability in a better norm, adding features such as: flexibility in the choice of the approximation spaces, including equal-order interpolation, by adding residual stabilization terms; improvement of the convergence rate of the dual variables, using mixed formulation; very efficient solver with global system assembled with Lagrange multiplier (hybridized variable) only via static condensation; robustness to solver problems with non smooth fields and internal limits, including discontinuous fields (e.g. cracks), typical features of Galerkin discontinuous; possibility of easily handling local enrichment with polynomial (p-adaptivity) and non polynomial functions in different elements; and under certain conditions we have local conservation. The stability of the methods is proved and various numerical experiments are provided to show the features listed above, including convergence rates, stability and accuracy. The method is applied the several problems of plane stress, plane strain and axisymmetric solid, including the cases of compressible elasticity, Girkmann problem and linear elastic fracture.
id LNCC_13f1a0827fd912628938d498d667ce1e
oai_identifier_str oai:tede-server.lncc.br:tede/264
network_acronym_str LNCC
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC
repository_id_str
spelling Loula, Abimael Fernando Dourado http://lattes.cnpq.br/7315592936477868Guerreiro, João Nisan Correiahttp://lattes.cnpq.br/3423133876430218Loula, Abimael Fernando DouradoToledo, Elson Magalhãeshttp://lattes.cnpq.br/2440193189134197Carmo, Eduardo Gomes Dutra doRochinha, Fernando Alveshttp://lattes.cnpq.br/3818648301509130Santos, Geraldo José Belmonte dos2017-08-10T15:26:21Z2016-10-03SANTOS, G. J. B. Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade, 2016, xx, 104 f. Tese (Doutorado), Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis, 2017.https://tede.lncc.br/handle/tede/264A new finite element method is proposed for mixed variational formulation by use of the hybridization technique and of the adding of several stabilization mechanisms to the classical Galerkin methods applied to the elasticity problems. The method is designed by hibridization technique of the classical dual mixed formulation applied to the element level, adding various least-squares residual terms of the locally governing equations and of the interelement continuity conditions of the fields. The residual terms are added without violating the consistency condition of the methods and include mesh-parameter dependent coefficients. The method is designed to enhance stability in a better norm, adding features such as: flexibility in the choice of the approximation spaces, including equal-order interpolation, by adding residual stabilization terms; improvement of the convergence rate of the dual variables, using mixed formulation; very efficient solver with global system assembled with Lagrange multiplier (hybridized variable) only via static condensation; robustness to solver problems with non smooth fields and internal limits, including discontinuous fields (e.g. cracks), typical features of Galerkin discontinuous; possibility of easily handling local enrichment with polynomial (p-adaptivity) and non polynomial functions in different elements; and under certain conditions we have local conservation. The stability of the methods is proved and various numerical experiments are provided to show the features listed above, including convergence rates, stability and accuracy. The method is applied the several problems of plane stress, plane strain and axisymmetric solid, including the cases of compressible elasticity, Girkmann problem and linear elastic fracture.Um método de elementos finitos baseado na formulação mista hibridizada e estabilizada aplicado a problemas de elasticidade é proposto. O método é construído pela hibridização, no nível do elemento, da formulação mista dual clássica de Galerkin com a adição de vários termos de resíduos de mínimos quadrados das equações que governam o problema localmente e resíduos de mínimos quadrados das equações de continuidade interelemento. Os termos de resíduos são adicionados de forma a não violar a consistência do método e incluem coeficientes dependentes do parâmetro de malha h. O método é projetado para melhorar a estabilidade em normas mais fortes, adicionando características, tais como: flexibilidade nas escolhas dos espaços de aproximação, incluindo igual ordem, através dos termos de estabilização; melhora da taxa de convergência das variáveis duais, usando métodos mistos; uma estratégia de solver mais eficiente (menor custo computacional) com a montagem do sistema global apenas no multiplicador de Lagrange (variável hibridizada) via condensação estática; robustez do método na solução de problemas com campos não suaves e problemas limites, incluindo campos descontínuos, característica típica de métodos de Galerkin descontínuo; facilidade para implementar processos de enriquecimento local com funções polinomiais (p-adaptatividade) e não polinomiais em diferentes elementos; e sob determinadas condições, obtenção de conservação local. A estabilidade dos métodos é provada e experimentos numéricos são realizados para demonstrar as características elencadas anteriormente, incluindo taxas de convergência, estabilidade e exatidão. Os métodos são aplicados a diversas classes de problemas em estado plano de tensão e deformação e sólido axissimétrico, incluindo elasticidade compressível, problema de Girkmann e fratura elástica linear.Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-08-10T15:25:59Z No. of bitstreams: 1 Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf: 2695418 bytes, checksum: 2a9690a5f6ddd075770a578b20f23383 (MD5)Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-08-10T15:26:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf: 2695418 bytes, checksum: 2a9690a5f6ddd075770a578b20f23383 (MD5)Made available in DSpace on 2017-08-10T15:26:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf: 2695418 bytes, checksum: 2a9690a5f6ddd075770a578b20f23383 (MD5) Previous issue date: 2016-10-03application/pdfhttp://tede-server.lncc.br:8080/retrieve/868/Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.jpgporLaboratório Nacional de Computação CientíficaPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalLNCCBrasilCoordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA)Método dos elementos finitosMétodo mistoHibridizaçãoFinite element methodsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::ANALISE NUMERICAUm novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidadeA new hybrid-mixed finite element methods for elasticity problemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCCinstname:Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)instacron:LNCCLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82165http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/1/license.txtbd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468MD51ORIGINALTese_Geraldo_Belmonte_2016.pdfTese_Geraldo_Belmonte_2016.pdfapplication/pdf2695418http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/2/Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf2a9690a5f6ddd075770a578b20f23383MD52TEXTTese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.txtTese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.txttext/plain178111http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/3/Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.txte0a5db5eab62cb7bedd2dac4bfd41226MD53THUMBNAILTese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.jpgTese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.jpgimage/jpeg3186http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/4/Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.jpgb6ef5051d3cc299fe8dadc7e6e722214MD54tede/2642023-06-02 09:29:27.118oai:tede-server.lncc.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tede.lncc.br/PUBhttps://tede.lncc.br/oai/requestlibrary@lncc.br||library@lncc.bropendoar:2023-06-02T12:29:27Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)false
dc.title.por.fl_str_mv Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv A new hybrid-mixed finite element methods for elasticity problems
title Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
spellingShingle Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
Santos, Geraldo José Belmonte dos
Método dos elementos finitos
Método misto
Hibridização
Finite element methods
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::ANALISE NUMERICA
title_short Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
title_full Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
title_fullStr Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
title_full_unstemmed Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
title_sort Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade
author Santos, Geraldo José Belmonte dos
author_facet Santos, Geraldo José Belmonte dos
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Loula, Abimael Fernando Dourado
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv  http://lattes.cnpq.br/7315592936477868
dc.contributor.advisor2.fl_str_mv Guerreiro, João Nisan Correia
dc.contributor.advisor2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3423133876430218
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Loula, Abimael Fernando Dourado
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Toledo, Elson Magalhães
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2440193189134197
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Carmo, Eduardo Gomes Dutra do
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Rochinha, Fernando Alves
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3818648301509130
dc.contributor.author.fl_str_mv Santos, Geraldo José Belmonte dos
contributor_str_mv Loula, Abimael Fernando Dourado
Guerreiro, João Nisan Correia
Loula, Abimael Fernando Dourado
Toledo, Elson Magalhães
Carmo, Eduardo Gomes Dutra do
Rochinha, Fernando Alves
dc.subject.por.fl_str_mv Método dos elementos finitos
Método misto
Hibridização
Finite element methods
topic Método dos elementos finitos
Método misto
Hibridização
Finite element methods
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::ANALISE NUMERICA
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::ANALISE NUMERICA
description A new finite element method is proposed for mixed variational formulation by use of the hybridization technique and of the adding of several stabilization mechanisms to the classical Galerkin methods applied to the elasticity problems. The method is designed by hibridization technique of the classical dual mixed formulation applied to the element level, adding various least-squares residual terms of the locally governing equations and of the interelement continuity conditions of the fields. The residual terms are added without violating the consistency condition of the methods and include mesh-parameter dependent coefficients. The method is designed to enhance stability in a better norm, adding features such as: flexibility in the choice of the approximation spaces, including equal-order interpolation, by adding residual stabilization terms; improvement of the convergence rate of the dual variables, using mixed formulation; very efficient solver with global system assembled with Lagrange multiplier (hybridized variable) only via static condensation; robustness to solver problems with non smooth fields and internal limits, including discontinuous fields (e.g. cracks), typical features of Galerkin discontinuous; possibility of easily handling local enrichment with polynomial (p-adaptivity) and non polynomial functions in different elements; and under certain conditions we have local conservation. The stability of the methods is proved and various numerical experiments are provided to show the features listed above, including convergence rates, stability and accuracy. The method is applied the several problems of plane stress, plane strain and axisymmetric solid, including the cases of compressible elasticity, Girkmann problem and linear elastic fracture.
publishDate 2016
dc.date.issued.fl_str_mv 2016-10-03
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2017-08-10T15:26:21Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv SANTOS, G. J. B. Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade, 2016, xx, 104 f. Tese (Doutorado), Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis, 2017.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://tede.lncc.br/handle/tede/264
identifier_str_mv SANTOS, G. J. B. Um novo método de elementos finitos hibrido-misto aplicado a problemas de elasticidade, 2016, xx, 104 f. Tese (Doutorado), Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional, Laboratório Nacional de Computação Científica, Petrópolis, 2017.
url https://tede.lncc.br/handle/tede/264
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Laboratório Nacional de Computação Científica
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
dc.publisher.initials.fl_str_mv LNCC
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA)
publisher.none.fl_str_mv Laboratório Nacional de Computação Científica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC
instname:Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)
instacron:LNCC
instname_str Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)
instacron_str LNCC
institution LNCC
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC
bitstream.url.fl_str_mv http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/1/license.txt
http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/2/Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf
http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/3/Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.txt
http://tede-server.lncc.br:8080/tede/bitstream/tede/264/4/Tese_Geraldo_Belmonte_2016.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv bd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468
2a9690a5f6ddd075770a578b20f23383
e0a5db5eab62cb7bedd2dac4bfd41226
b6ef5051d3cc299fe8dadc7e6e722214
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC - Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)
repository.mail.fl_str_mv library@lncc.br||library@lncc.br
_version_ 1797683219011731456