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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2008.tde-10042008-092313
Documento
Autor
Nome completo
Ana Paula Ferreira Santos
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2008
Orientador
Banca examinadora
Coda, Humberto Breves (Presidente)
Assan, Aloísio Ernesto
Paiva, João Batista de
Título em português
Aprimoramento de formulação do MEF para barra geral laminada tridimensional pela consideração da cinemática de empenamento para seção qualquer
Palavras-chave em português
Barras gerais
Elementos finitos
Empenamento
Laminados
Resumo em português
O presente trabalho consiste no aprimoramento de formulação do Método dos Elementos Finitos (MEF) para barra geral laminada tridimensional pela consideração da cinemática de empenamento para seção qualquer. Desenvolve-se um código computacional para se solucionar o empenamento, considerando-se uma derivada do giro em relação ao eixo longitudinal de valor unitário, do problema de torção livre de Saint-Venant para uma seção transversal de geometria qualquer, homogênea e não-homogênea. Posteriormente o código desenvolvido é adaptado de forma a ser acoplado a um programa com formulação de barra geral tridimensional laminada, que segue a cinemática de Reissner-Timoshenko generalizada, enriquecendo-o com a consideração do empenamento. A primeira contribuição significativa do desenvolvimento do trabalho é a inclusão de geometrias quaisquer para a seção transversal, possibilitando, por exemplo, a consideração de núcleos estruturais mistos em edifícios, abertos e fechados por trechos. A segunda contribuição é referente à consideração de material laminado, possibilitando considerar núcleos estruturais de materiais compostos. Exemplos gerais são resolvidos para a verificação e validação da formulação proposta e implementada.
Título em inglês
An improved finite element formulation for the analysis of general three-dimensional laminated bars with consideration of warping for any cross-section
Palavras-chave em inglês
Finite elements
General bars
Laminated
Warping
Resumo em inglês
In the present work an improved finite element formulation for the analysis of three-dimensional laminated bars is presented. The improvement is made by introducing the warping mode into the previous model that follows a general Reissner-Timoshenko kinematics hypotesis. In order to do so, a two-dimensional code is developed, based on Saint Venant's torsion problem; to find the warping mode for any considered cross-section, including non-homogeneous material. Each warping mode is achieved for unitary rotation by unit of length. This warping mode is weighted by a new parameter, the intensity of warping, and then added to the Reissner-Timoshenko kinematics, resulting into the enhanced formulation. The existent computational code is modified accordingly to this new kinematics and tested regarding its capacity of reproducing analytical results for Saint-Venant torsion and Vlasov bending-torsion theories. Some results for laminated cross sections are also provided. It is worth stressing that the main contributions of this work are two. The first is the consideration of warping for general 3D bars with any cross section, i.e., not limited to thin-walled cross sections. The second is the consideration of laminated materials for any cross section.
 
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Data de Publicação
2008-04-11
 
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