Método dos elementos de contorno aplicado à viscoelasticidade quase-estática tridimensional em materiais gradualmente funcionais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Sidnei André dos, 1987-
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/534
Resumo: Orientador: Carlos Henrique Daros
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spelling Método dos elementos de contorno aplicado à viscoelasticidade quase-estática tridimensional em materiais gradualmente funcionaisBoundary element method applied to three-dimensional quasi-static viscoelasticity in functionally graded materialsMateriais viscoelásticosSimulação computacionalMétodos de elementos de contornoMecânica da fraturaAnálise numéricaViscoelastic materialsComputational simulationBoundary element methodsFracture mechanicsNumerical analysisOrientador: Carlos Henrique DarosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: No presente trabalho, é investigado o comportamento linear elástico e viscoelástico de sólidos tridimensionais compostos por materiais gradualmente funcionais (MGFs) isotrópicos utilizando o método dos elementos de contorno (MEC). Para o MGF considerado, o módulo de elasticidade varia exponencialmente ao longo de uma, duas ou três direções e o coeficiente de Poisson é mantido constante. Com a finalidade de reproduzir o comportamento viscoelástico do material, os modelos lineares de Kelvin-Voigt e Boltzmann são incorporados na formulação do MEC. Essa metodologia é baseada nas relações constitutivas para viscoelasticidade linear, a qual evita o uso de funções de relaxação ou fluência. O caso especial de gradação exponencial é governado por uma solução fundamental que é aqui revista e implementada. Para lidar com o alto custo computacional envolvido na avaliação das funções de Green são utilizados algorítimos de processamento paralelo sobre os elementos de contorno ou sobre os subdomínios. Além disso, estudos direcionados à mecânica da fratura são desenvolvidos para os meios elásticos e viscoelásticos com a finalidade de se obter os efeitos da gradação do material e do tempo sobre os fatores de intensidade de tensão, deslocamentos de abertura da trinca e taxas de liberação de energia. As formulações são verificadas por meio de estudos de casos e comparadas com respostas analíticas, quando possível, e através de resultados numéricos obtidos na literatura ou com a utilização de software comercial de elementos finitosAbstract: In the present work, the linear elastic and viscoelastic behavior of three-dimensional solids made up of isotropic functionally graded materials (FGMs) is investigated using the boundary element method (BEM). For the FGM considered, the elastic modulus varies exponentially along with one, two, or three directions and the Poisson’s ratio is constant. In order to reproduce the material’s viscoelastic behavior, the Kelvin-Voigt and Boltzmann linear models are incorporated into BEM formulation. This approach is based on the constitutive relations for linear viscoelasticity, which avoids the use of relaxation or creep functions. The special case of material exponential gradation is governed by a fundamental solution that is reviewed and implemented herein. Processing parallel algorithms are used over boundary elements or over subdomains to overcome the high computational cost of evaluating the Green’s functions. Moreover, studies focused on fracture mechanics, considering the elastic and viscoelastic medium, are performed in order to obtain the effects of material gradation and time on the stress intensity factors (SIFs), crack opening displacements (CODs), and energy release rates (ERRs). The formulations are verified by some samples and comparisons with the corresponding analytical responses, when possible, and numerical results from literature or commercial finite element’s softwareDoutoradoMecânica dos Sólidos e Projeto MecânicoDoutor em Engenharia MecânicaCAPES33003017FAPESP2016/23745-0[s.n.]Daros, Carlos Henrique, 1971-Labaki, JosuéCoda, Humberto BrevesPalermo Junior, LeandroSilveira, Zilda de CastroUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSantos, Sidnei André dos, 1987-20212021-07-02T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (206 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/534SANTOS, Sidnei André dos. Método dos elementos de contorno aplicado à viscoelasticidade quase-estática tridimensional em materiais gradualmente funcionais. 2021. 1 recurso online (206 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/534. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1231752Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-05-07T08:54:07Zoai::1231752Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2022-05-07T08:54:07Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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