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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2008.tde-25062008-111140
Documento
Autor
Nome completo
Rafael Antonio Amaral Pedrini
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2008
Orientador
Banca examinadora
Manzoli, Osvaldo Luis (Presidente)
Bittencourt, Tulio Nogueira
Coda, Humberto Breves
Título em português
Análise de propagação arbitrária de descontinuidades fortes em sólidos bidimensionais pelo método dos elementos de contorno
Palavras-chave em português
Concreto
Descontinuidades fortes
Mecânica da fratura
Método de elementos de contorno
Modelos coesivos
Resumo em português
O trabalho tem como objetivo trazer contribuições à simulação numérica pelo método dos elementos de contorno (MEC) de formação e propagação de descontinuidades no campo de deslocamentos (descontinuidades fortes) em sólidos bidimensionais. A formação de descontinuidades fortes caracteriza o processo de falha material, que pode estar associado ao fraturamento em materiais quase frágeis ou a superfícies de deslizamentos de materiais dúcteis. Apresenta-se uma formulação do MEC baseada na incorporação de interfaces de descontinuidade no interior de células internas, que possibilita propagação arbitrária de descontinuidades usando uma malha de células internas fixa, definida antes da análise. Comparam-se diferentes alternativas provenientes do relaxamento dos requisitos de consistência estática e analisa-se a influência do alinhamento da malha. Apresenta-se também um possível esquema de construção adaptativa de células internas com interface incorporada para capturar a trajetória arbitrária da descontinuidade que se propaga durante o processo de carregamento. Este esquema visa aumentar a robustez e reduzir o esforço computacional. As características geométricas das células internas geradas são estabelecidas em função da orientação da descontinuidade fornecida pelo critério de falha, de maneira a proporcionar melhor eficiência numérica. Os estudos são levados a cabo através da simulação numérica de testes experimentais colhidos da literatura.
Título em inglês
Analysis of arbitrary propagation of strong discontinuities in bidimensional solids using the boundary elements method
Palavras-chave em inglês
Boundary element method
Cohesive model
Concrete
Fracture mechanics
Strong discontinuities
Resumo em inglês
This work has the objective of bringing contributions to the numeric simulation using the boundary elements method (BEM) to model the initiation and propagation of strong discontinuities in the displacement field in bidimensional solids. The initiation process of strong discontinuities characterizes the failure process of material, which can be associated with the fracture of quasi-brittle materials and slip lines in ductile materials such as metals. The effect of the displacement jump of a discontinuity interface embedded in an internal cell is provided by an equivalent strain field over the cell. This model allows the study of arbitrary crack growth using a fixed mesh defined before the analysis. The dissipative process in the cell interface is described by an isotropic damage model in the continuum approach of strong discontinues. Alternatives that come from relaxing the static consistencies and the influence of the mesh alignment are analyzed. An adaptative algorithm for internal cells creation is also presented to capture the path of the crack growth during the loading process. This algorithm intends to overcome some convergence problems found in models with predefined meshes and also to reduce the computational efforts. The geometric characteristics of the generated internal cells are defined using the crack orientation, given by the failure criterion, to provide a better numerical efficiency. The results obtained with the proposed formulation are compared with the ones obtained with other numerical methods and also from experiments.
 
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Data de Publicação
2008-06-26
 
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