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Tese de Livre Docencia
DOI
10.11606/T.3.2018.tde-19102018-104230
Documento
Autor
Nome completo
Alfredo Gay Neto
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Banca examinadora
Pimenta, Paulo de Mattos (Presidente)
Bevilacqua, Luiz
Campello, Eduardo de Morais Barreto
Proenca, Sergio Persival Baroncini
Wriggers, Peter
Título em português
Modelagem computacional do contato pontual entre corpos: uma visão integrada
Palavras-chave em português
Mecânica computacional
Mecânica do contato
Mecânica dos sólidos
Método dos elementos finitos
Resumo em português
Problemas de mecânica dos sólidos que envolvem contato entre corpos são encontrados em uma vasta gama de aplicações. Na modelagem, a possibilidade de ocorrência de contato pode ser vista como um vínculo mecânico que é traduzido matematicamente em uma inequação. Fisicamente, impõe-se uma restrição para que os corpos envolvidos não possam ocupar o mesmo local no espaço, isto é, não deverá ocorrer penetração entre eles. A mecânica computacional do contato estabelece estratégias e formulações matemáticas para a imposição de vínculos mecânicos de contato em um contexto de modelagem computacional de mecânica dos sólidos. Assim, as técnicas são empregadas em conjunto com métodos numéricos para a solução de campos cinemáticos envolvidos, como o Método dos Elementos Finitos. Esta tese é uma contribuição nessa temática, em particular explorando situações em que se pode modelar o contato por meio de ações pontuais. São apresentadas as seguintes formulações matemáticas para solução de contato pontual entre sólidos: master-master entre duas superfícies no espaço, master-slave entre esferas e superfícies no espaço e master-master entre duas curvas no espaço. É feita a implementação computacional e são explorados cenários de simulação de contato envolvendo modelos estruturais de barras e cascas. Por fim, apresenta-se uma discussão comparativa entre as diferentes formulações, elencando as vantagens e desvantagens de cada uma. É feita uma proposta para a construção de uma família de modelos de contato pontual de forma unificada. Para isso, é introduzido o conceito de degeneração da formulação de contato master-master entre duas superfícies.
Título em inglês
Sem título em inglês
Palavras-chave em inglês
Computational mechanics
Contact mechanics
Finite Element Method
Resumo em inglês
Problems of solid mechanics involving contact between bodies are found in a broad field of applications. In their modeling, the possibility of contact occurrence can be viewed as a mechanical constraint, which is mathematically translated as an inequality. Physically, the constraint may be stated as: the involved bodies cannot occupy the same spatial location, that is, penetration is not allowed. Computational contact mechanics establishes strategies and mathematical formulations to impose the contact mechanical constraints in the context of solid mechanics computational modeling. Thus, the techniques are employed together with numerical methods for solving kinematics, such as the Finite Element Method. This thesis is a contribution on this field, particularly exploring situations where contact may be modeled by pointwise actions. The following mathematical formulations are presented for solving pointwise contact between solids: master-master between two spatial surfaces, master-slave between spheres and spatial surfaces and master-master between two spatial curves. The computational implementation is done. Scenarios of contact simulation involving rods and shells are explored. At the end, a comparative discussion between the distinct formulations is done, aiming at presenting the advantages and disadvantages of each. A proposal for the construction of a family of pointwise contact models within a single framework is done. For that, the concept of degeneration of master-master contact formulation between two surfaces is introduced.
 
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AlfredoGayNetoLD18.pdf (18.61 Mbytes)
Data de Publicação
2018-10-29
 
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