Inserção de forças de inércia no pós-processamento de tensões transversais e deslocamentos através da espessura de laminados anisotrópicos em problemas dinâmicos modelados por GFEM

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Guimarães, Diego Pavani
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/234804
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2022.
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Na etapa de processamento utiliza-se o Método de Elementos Finitos Generalizados (GFEM), em que o enriquecimento das funções Partição da Unidade (PU) é feito pela multiplicação destas por polinômios, definidos à priori em coordenadas globais. Isso possibilita, de forma elegante, conseguir uma base de com grau de reprodutibilidade adequada para permitir terceiras e quartas derivadas da deflexão transversal, usadas no algoritmo de recuperação de tensões e deslocamentos apresentado. O pós-processamento inicia com a integração das equações diferenciais de equilíbrio local, através da aplicação das tensões coplanares adquiridas a partir resultados do GFEM. Neste procedimento são aplicadas as forças de inércia e de corpo, que em geral são omitidas do método. Cria-se adicionalmente um método de correção das tensões transversais integradas, cujo propósito é corrigir as condições de contorno na superfície superior do laminado. Os deslocamentos transversais e coplanares são integrados ao longo da espessura, usando a relação tensão-deformação local tri-dimensional para uma lâmina anisotrópica. Compara-se os resultados gerados através deste procedimento com soluções do tipo analítica, de teoria de Reissner-Mindlin, e do tipo numérica, obtida com código comercial empregando elemento sólido e de casca. Resultados mostram que a aplicação das forças de inércia e de corpo no pós-processamento produz melhores valores, em casos de altos valores de frequência de excitação, ao comparar com soluções tridimensionais, para todas as placas estudadas. O procedimento de correção das tensões transversais integradas apresenta também uma melhoria significativa dos valores, inclusive naqueles casos onde não houve aplicação das forças de inércia e de corpo.Abstract: The objective of this work is the analysis and study of the effects that the application of inertia and body forces in post-processing have on the results of dynamic problems in laminated plates. The types of plates considered were symmetrical, non-symmetrical and sandwich structure laminates, all modelled using the Reissner-Mindlin model. In the processing step, the Generalized Finite Element Method (GFEM) is used, in which the enrichment of the Partition of Unity (PU) functions is done by multiplying them with polynomials, defined a priori in global coordinates, improving the results obtained, and making it possible to create a higher degree base, necessary to acquire the third derivatives of the transverse deflection. The post-processing starts with the integration of the local equilibrium differential equations, through the application of the coplanar stresses acquired from the GFEM results. In this procedure, inertia and body forces are applied, which are generally omitted from the method. Additionally, an integrated transverse stress correction method is created, whose purpose is to correct the boundary conditions on the upper surface of the laminate. Transverse and coplanar displacements are integrated across the thickness using the three-dimensional local stress-strain relationship for an anisotropic sheet. The results generated by this procedure are compared with solutions of the analytical type, using Reissner-Mindlin theory, and of the numerical type, obtained with commercial code using solid and shell elements. Results show that the application of inertial and body forces in post-processing produces better values, in cases of high excitation frequency values, when compared to three-dimensional solutions, for all studied plates. The integrated transverse stress correction procedure also presents a significant improvement in the values, even in those cases where inertia and body forces were not applied.146 p.| il., gráfs.porEngenharia mecânicaInércia (Mecânica)Método dos elementos finitosDeformações e tensõesInserção de forças de inércia no pós-processamento de tensões transversais e deslocamentos através da espessura de laminados anisotrópicos em problemas dinâmicos modelados por GFEMinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEMC2217-D.pdfPEMC2217-D.pdfapplication/pdf9639271https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/234804/-1/PEMC2217-D.pdf6dce58d78d76f3fa59d6b5d06a96c3c8MD5-1123456789/2348042022-05-19 11:49:22.797oai:repositorio.ufsc.br:123456789/234804Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-05-19T14:49:22Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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