An isogeometric boundary element formulation for 2D fretting fatigue problems

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Loyola, Fernando Morais de
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/45914
Resumo: Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2022.
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Visando a facilitar a incorporação da formulação isogeométrica a códigos BEM existentes, a decomposição de Bézier é utilizada. Desta forma, as funções NURBS são decompostas em outras mais simples, que lembram as polinomais de Lagrange. Para os problemas de contato, utiliza-se a formulação nó-a-nó, tradicionalmente adotada na literatura para a definição dos modos de contato. O tratamento das singularidades nas integrais é feita por meio da transformada de Telles e pela Técnica de Subtração da Singularidade (SST) para singularidades fracas e fortes, respectivamente. Já a colocação é feita de acordo com as coordenadas de Greville, por serem mais adequadas à formulação isogeométrica. O IGABEM possui resultados mais precisos em relação ao BEM padrão por modelar sem aproximações geometrias complexas, as quais são apenas aproximadas por funções polinomiais. Os resultados obtidos corroboram essa hipótese, já que o IGABEM é consistentemente mais preciso do que o BEM padrão considerando o mesmo número de graus de liberdade. São comparados os resultados obtidos e os presentes na literatura, mostrando boa concordância. O IGABEM necessita de mais tempo de processamento para rodar o mesmo problema, como era esperado devido às curvas NURBS serem mais caras computacionalmente do que os polinômios de Lagrange. O BEM também é comparado com NTS-FEM, STS-FEM e DMT-FEM para estimativa de vida à fadiga. Primeiramente, o histórico de tensões ao longo de um ciclo de carregamento é computado por cada um dos métodos. Em seguida, utiliza-se um método de plano crítico para obter a amplitude de tensão cisalhante e a máxima tensão normal. Finalmente, o critério de falha de Fatemi-Socie é utilizado para estimar a vida à fadiga.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).This thesis presents an Isogeometric Boundary Elements formulation (IGABEM) for solving bidimensional elastostatics and contact problems. It is applied to the calculation of the stresses and displacements fields. The difference between isogeometric and lagrangian formulations is that while the latter uses polynomial functions, the former uses nonuniform rational B-splines (NURBS), T-splines or similar. Aiming to facilitate the implementation of the isogeometric formulation to existing BEM codes, the Bézier decomposition is used. In this way, NURBS are decomposed in simpler basis functions, which resembles lagrangian polynomials. For the contact problems, a node-to-node formulation is adopted, which is a traditional technique in the literature for defining the contact modes. When it comes to treating the singularities, Telles transformation and Singularity Subtraction Technique (SST) are used for weak and strong singularities, respectively. Collocation, in turn, is made according to Greville’s abscissae, for they are a better fit to isogeometric. IGABEM has more acurate results when compared to standard BEM because the former is able to exactly describe complex geometries, which are only approximated by polynomial functions. The results corroborate this hypothesis, since IGABEM is consistently more accurate than standard BEM considering the same number of degrees of freedom. The obtained results are compared to those available in the literature, showing good agreement. IGABEM requires more processor time for running the same problem, as it was expected due to NURBS being more costly than Lagrangian polynomials. BEM is also compared to NTS-FEM, STS-FEM, and DMT-FEM for fatigue life estimation. Firstly, the stress history during a complete loading cycle is computed by each framework. Then, a critical plane approach is used to obtain the shear stress amplitude and the maximum normal stress. Lastly, the Fatemi-Socie criterion of failure is used for estimating fatigue life.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)Programa de Pós-Graduação em Ciências MecânicasporA 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/openAccessAn isogeometric boundary element formulation for 2D fretting fatigue problemsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisMétodo dos elementos de contornoAnálise isogeométricaFunções splines racionais não-uniformesFadiga por frettingEstimativa de vidareponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2022_FernandoLoyola.pdf2022_FernandoLoyola.pdfapplication/pdf11286241http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/45914/1/2022_FernandoLoyola.pdf3ecef7f44d9e701cd8e738405e5d3d8cMD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain671http://repositorio2.unb.br/jspui/bitstream/10482/45914/2/license.txtbacfee268cc5d4f6aaa2e6e0066d38f5MD52open access10482/459142024-02-08 18:43:28.11open accessoai:repositorio2.unb.br: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Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestopendoar:2024-02-08T21:43:28Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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