Algoritmo não-linear baseado no método dos elementos de contorno com reciprocidade dual aplicado a problemas de fratura elastoplástica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Delgado Neto, Alvaro Martins
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48741
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2023.
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Este trabalho apresenta uma nova abordagem para avaliar modelos elastoplásticos bidimensionais em cenário de propagação de trincas, baseada no método dos elementos de contorno e suas formulações duais. A metodologia adotada consiste em duas etapas: a primeira é a simulação do comportamento elastoplástico, que considera o processo das tensões iniciais e possibilita o tratamento de diversos critérios de escoamento, sem levar em conta a incompressibilidade das deformações inelásticas. Nesta etapa, a integral de domínio, devido aos termos não-homogêneos na região de plastificação, é transformada em integral de contorno pelo Método da Reciprocidade Dual (MRD), primeira formulação dual, com uso de funções do tipo “poliharmonics splines” que têm comportamento local e, a partir do cálculo plástico, a integral J é usada para computar os fatores de intensidade de tensão. A segunda etapa visa simular, de maneira incremental, o caminho de propagação da trinca utilizando o software BemCracker2D para modelagem e análise de trincas, com base na Mecânica da Fratura Elastoplástica e o Método dos Elementos de Contorno Dual, segunda formulação dual. Para validar a metodologia adotada, bem como simular corretamente o comportamento mecânico de trincas no regime plástico do material, oito modelos de chapas 2D com trincas de borda reta e inclinada são utilizados. Foram utilizados três critérios de plastificação para materiais perfeitamente plásticos e os resultados numéricos são comparados com modelos clássicos da literatura, tendo assim, demonstrados a eficácia do BemCracker2D ao prever a zona plástica com o uso do MRD na ponta da trinca. O mesmo programa apresentou, no tratamento da trinca, excelente predição do caminho de propagação e na determinação dos fatores de intensidade de tensão plásticos em modo misto.Due to the application of loads on cracked bodies, the length of an existing crack in a structure increases over time, resulting in a higher stress concentration around the crack tip. Consequently, this leads to an increase in crack propagation velocity and a decrease in the residual strength of the structure. After a certain period, the structure's strength becomes so low that it can no longer support the service loads. This work presents a novel approach for assessing two-dimensional elastoplastic models in the context of crack propagation, based on the method of boundary elements and its dual formulations. The adopted methodology consists of two steps: the first one involves simulating elastoplastic behavior, taking into account the initial stress process and allowing for the treatment of various yield criteria, without considering the incompressibility of inelastic deformations. In this stage, the domain integral, due to non-homogeneous terms in the plasticization region, is transformed into a boundary integral using the Dual Reciprocity Method (DRM), the first dual formulation, employing "poliharmonics splines" type functions that exhibit local behavior. From the plastic calculation, the J-integral is used to compute the stress intensity factors. The second step aims to incrementally simulate the crack propagation path using the in-house software BemCracker2D for crack modeling and analysis, based on Elastoplastic Fracture Mechanics and the Dual Boundary Element Method, the second dual formulation. To validate the adopted methodology and accurately simulate the mechanical behavior of cracks in the plastic regime of the material, eight 2D plate models with straight and inclined edge cracks are employed. Three plasticity criteria for perfectly plastic materials are used, and the numerical results are compared with classical models from the literature, thus demonstrating the effectiveness of BemCracker2D in predicting the plastic zone using DRM at the crack tip. The same program exhibited excellent prediction of the crack propagation path and the determination of mixed-mode plastic stress intensity factors.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção CivilGomes, GilbertoDelgado Neto, Alvaro Martins2024-07-11T13:32:15Z2024-07-11T13:32:15Z2024-07-112023-11-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfDELGADO NETO, Alvaro Martins. Algoritmo não-linear baseado no método dos elementos de contorno com reciprocidade dual aplicado a problemas de fratura elastoplástica. 2023. xxi, 130 f., il. Tese (Doutorado em Estruturas e Construção Civil) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48741A 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.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, 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:UNB2024-07-11T13:32:15Zoai:repositorio.unb.br:10482/48741Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-07-11T13:32:15Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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