Método sem malha local : subtração da singularidade em mecânica da fratura linear elástica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Tiago da Silva
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/36022
Resumo: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2019.
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spelling Método sem malha local : subtração da singularidade em mecânica da fratura linear elásticaA local mesh free method with the singularity subtraction technique in linear elastic fracture mechanicsMecânica de fraturaMétodos sem malhaTeorema do trabalho localTrincas (Engenharia)Sólidos elásticosTese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2019.Essa pesquisa discorre sobre a formulação do método sem malha local, aplicada à solução de problemas bidimensionais no âmbito da mecânica da fratura linear elástica. O método sem malha local, denominado Generalized-Strain Mesh-Free formulation (GSMF), é baseado no método dos resíduos ponderados e resulta na forma fraca local, que nada mais é do que o teorema do trabalho advindo da teoria das estruturas. Em uma região local arbitrária, o teorema do trabalho estabelece uma relação de energia entre um campo de tensões estaticamente admissível e um campo de deformações cinematicamente admissível, resultando em uma formulação totalmente livre de integração numérica e com apenas termos de contorno com a aproximação do campo elástico pelo método dos mínimos quadrados móveis (MQM). Aplicações do método sem malha local, necessitam de uma discretização nodal, que requer a especificação de dois parâmetros de discretização: o tamanho do suporte compacto e o tamanho do domínio de colocação, respectivamente. Na presente pesquisa, esses parâmetros são definidos automaticamente por meio de uma otimização multiobjetiva utilizando algoritmos genéticos. Esse é um dos grandes destaques da presente pesquisa. As aplicações em mecânica da fratura linear elástica com GSMF são realizadas utilizando-se a técnica da subtração da singularidade, ou Singularity Subtraction Technique (SST), que regulariza o campo elástico antes da solução numérica, assim introduzindo o fator de intensidade de tensão, ou Stress Intensity Factor (SIF), como variáveis primárias do problema. Sendo assim, o modelo numérico realiza o cálculo do SIF diretamente, sem a necessidade de uma discretização nodal refinada para se obter resultados precisos, o que faz desta uma eficiente estratégia de modelagem. Quatro problemas foram analisados utilizando esses procedimentos, buscando mensurar a eficiência e a precisão do método proposto. Os resultados obtidos com a análise estão em perfeita concordância com as soluções analíticas. A acurácia e a eficiência das implementações descritas acima fazem do método sem malha local uma nova estratégia de modelagem confiável e robusta, no âmbito da teoria das estruturas.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).This research is concerned with a local mesh free numerical model (GSMF) developed to solve two-dimensional problems in linear elastic fracture mechanics. The model formulation is based in the work theorem, kinematically formulated with a rigid-body displacement and generalized function. The discretization considers the approximation of the elastic field with moving least squares (MLS) and is completely integration free, with only boundary terms. Application of mesh free local numerical methods, to a nodal discretization, requires the specification of two discretization parameters which are the size of, respectively the compact support and the local integration domain, of each node. In this research, these parameters are automatically defined through a multi-objective optimization process, based on genetic algorithms. This is the novelty of the present numerical method. Linear elastic fracture mechanics applications of ILMF carry out the singularity subtraction technique (SST) which regularizes the elastic field, before the numerical solution, thus introducing the stress intensity factors (SIF) as additional primary unknowns of the problem. Hence, the numerical model performs a direct computation of the SIF and does not require a refined discretization to obtain accurate results which, therefore, is an efficient model strategy. Benchmark problems were solved, for an assessment of the accuracy and efficiency of these techniques.Portela, Artur Antonio de AlmeidaOliveira, Tiago da Silva2019-12-27T15:40:22Z2019-12-27T15:40:22Z2019-12-272019-06-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Tiago da Silva. Método sem malha local: subtração da singularidade em mecânica da fratura linear elástica. 2019. xxii, 129 f., il. Tese (Doutorado em Estruturas e Construção Civil)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/36022A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-07T20:41:33Zoai:repositorio.unb.br:10482/36022Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-07T20:41:33Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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