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#Novo elemento de tubo curvo#Tubagem#Modelo de deformação semi-membrana#Ovalização e empenamento
Em engenharia são várias as necessidades industriais no uso combinado de elementos tubulares rectos e curvos. Estas estruturas sendo submetidas a diversos tipos de carregamento e solicitações térmicas, exigem uma análise cuidada do seu comportamento estrutural. Neste artigo apresenta-se o desenvolvimento de uma formulação para a caracterização do estado de tensão e deformação em sistemas tubulares de parede fina utilizando o método dos elementos finitos. Desenvolveu-se um elemento finito de 2 nós, com base num campo de deslocamentos para uma casca, usando o modelo de deformação de semi-membrana. É utilizada uma formulação baseada no desenvolvimento de séries de Fourier para obtenção de deslocamentos de distorção da secção recta da estrutura. É apresentado um estudo numérico para calculo do campo de deslocamentos e tensões numa estrutura tubular tridimensional. Comparam-se os resultados obtidos com os dos programas comerciais Cosmosr e Ansysr. Instrumentou-se uma estrutura tubular para obtenção do campo de tensões, utilizando a extensometria. As vantagens do uso deste novo elemento referem-se na simplicidade da geração da malha de elementos finitos, no esforço computacional despendido reduzido e na facilidade de recolha dos resultados em qualquer secção recta da estrutura.
Utilização da formulação livre para desenvolvimento de um elemento de membrana com liberdades rotacionais; Use of free formulation to the development of a membrane element with rotational degrees of freedom
#Elemento finito - membrana#Finite Element - membrane#Formulação livre#Free formulation#Graus de liberdade rotacionais#Rotational degrees of freedom
Neste trabalho aborda-se o desenvolvimento de um elemento finito de membrana com graus de liberdade rotacionais e sua implementação a um sistema computacional em elementos finitos. O trabalho é baseado na formulação livre de BERGAN & NYGARD (1984) que produz um elemento simples e de bom desempenho. Aspectos fundamentais da formulação livre, do desenvolvimento do elemento e sua implementação ao sistema são apresentados. Resultados obtidos em alguns exemplos comprovam a eficiência do procedimento.; In this work the formulation of a membrane finite element with rotational degrees of freedom and its implementation to a finite element computational system is presented. The development is based on the free formulation of BERGAN & NYGARD (1984) that produce a simple and efficient element. Fundamental aspects of the free formulation, of the element evaluation and its implementation to the system are shown. The results obtained in some examples indicate the accuracy of the procedure.
Albertini, Maicon Marino
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 158 f. : il. (fots. algumas color.)
#Alvenaria – Estruturas#Método dos elementos finitos#Teorias não-lineares#Prismas#Comportamento estrutural não-lineares#Structural masonry#Finite elements method#Nonlinear structural behavior#Prisms
Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS; Com a expansão da Engenharia de Estruturas e os diferentes sistemas construtivos que vêm ao longo dos anos surgindo na indústria da construção civil, o Engenheiro Estrutural necessita incorporar a análise numérica como uma ferramenta de trabalho usual, de modo a manter a qualidade e a competitividade de seu trabalho, ainda que a análise dos projetos em alvenaria estrutural tenha sua modelagem bastante simples. A princípio, as ferramentas computacionais que buscam traduzir a realidade do comportamento deste método construtivo devem ser incorporadas como parte essencial ao auxílio no desenvolvimento destes projetos. Embasando-se neste princípio, o presente trabalho tem como objetivo principal a simulação numérica do comportamento não-linear físico de prismas, vazios e cheios com graute, de alvenaria estrutural submetidos a ações verticais. A discretização estrutural é feita por meio do Método dos Elementos Finitos, utilizando elementos prismáticos regulares parabólicos com vinte nós, simulando as partes do bloco de concreto (14 x 19 x 29 cm), as aberturas que receberão o graute e as juntas de argamassa, permitindo assim a modulação tridimensional dos prismas, bem como a introdução separada do módulo de elasticidade do concreto...
Faglioni, Aliene Fabiana
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: 122 f. : il. (algumas color.)
#Análise numérica#Método dos elementos finitos#Concreto armado#Materiais - Deformações#Mecanica dos solidos#Reinforced concrete#Physical non-linear behaviour#Finite element method
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP); Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS; Este trabalho tem como objetivo principal a análise estática linear e não-linear física do comportamento de vigas de concreto armado, por meio do Método dos Elementos Finitos, utilizando o elemento finito prismático regular linear com oito nós para simular o concreto e o elemento finito de barra com dois nós para simular o aço. Na dedução das matrizes de rigidez do elemento finito prismático regular linear e do elemento de barra utiliza-se a formulação com coordenadas homogêneas, cujas funções aproximadoras contêm oito e dois monômios, respectivamente, extraídos do polinômio algébrico cúbico completo em x, y e z. Para a consideração não-linearidade física do concreto utiliza-se o critério de Mohr-Coulomb, permitindo representar a diminuição da rigidez em função da ruptura do material. Em relação à não-linearidade do aço é empregado o modelo elastoplástico com endurecimento linear. Para finalizar, apresentam-se exemplos que, comparados com resultados numéricos e experimentais de outros pesquisadores, comprovam a validade do modelo adotado neste trabalho.; The main objective of this work is the linear and physical non-linear static analysis of behaviour of reinforced concrete beams...
Desenvolvimento de um elemento finito hierarquico, para analise de placas e cascas, a partir do elemento isoparametrico triangular quadratico
Maria Fernanda Longuim Pegoraro
#Metodo dos elementos finitos#Placas (Engenharia)#Cascas (Engenharia)
Inicia-se este trabalho com o desenvolvimento de um elemento finito isoparamétrico triangular quadrático, considerando-se a análise de placa e casca a partir de suas superfícies médias. Esta formulação mostra-se eficiente pela sua simplicidade e, principalmente, pela possibilidade de se considerar o efeito das tensões de cisalhamento ao longo da espessura do elemento. Posteriormente, apresenta-se, a partir do elemento isoparamétrico, uma formulação hierárquica baseada no conceito da aproximação do tipo p. Esta formulação resulta em um sistema computacional interessante, visto que em uma reanálise, obtida através do refinamento do tipo p, todos os resultados anteriormente encontrados podem ser reaproveitados. Mostram-se, em seguida, vários exemplos de aplicação da formulação e seus resultados, para placas, cascas e vigas com diversas configurações de carregamento e contorno concluindose, principalmente, que a formulação hierárquica desenvolvida é capaz de diminuir a característica de rigidez excessiva, encontrada, particularmente, nas situações de placas e cascas finas; This work begins with the development of one isoparametric triangular quadratic element, considering the analysis of plate and shell starting from their mid-surfaces. This formulation proves itself efficient by its simplicity and mainly by the possibility of considering the effect of shear stresses along the thickness of the element. Afterwards...
Desenvolvimento de um elemento finito do tipo hierarquico para analise estatica de placas e cascas a partir do elemento superparametrico quadrilateral linear
Alberto Costa Nogueira Jr
Este trabalho apresenta uma formulação hierárquica baseada no conceito de aproximação p, de um elemento finito aplicado ao estudo de problemas de valor de contorno envolvendo placas e cascas. Partindo-se de um elemento superparamétrico quadrilateral linear com integração numérica consistente, obtém-se, através do refinamento hierárquico sucessivo, um elemento que se demonstra suficientemente confiável e eficaz dentro de uma ampla variedade de casos. A natureza hierárquica da formulação proposta resulta num modelo bastante eficiente do ponto de vista computacional, sobretudo ao se considerar a possibilidade de implementação do refinamento adaptativo, uma vez que se permite empregar expansões polinomiais diferentes ao longo de lados e elementos distintos, criando-se novos graus de liberdade hierárquicos somente quando a magnitude do erro envolvido na análise o exige. Efetua-se ainda, através de um conjunto de exemplos, uma discussão sobre a aproximação hierárquica quando da utilização de elementos distorcidos, na qual sugere-se o emprego do elemento de 9 nós da família Lagrangiana para a descrição da geometria de problemas abrangendo a análise estática de cascas; This investigation presents a hierarchical plate and shell finite element formulation based on the p-approximation concept. Starting with the superparametric quadrilateral linear element with consistent numerical integration...
MORI,Matsuyoshi; UETI,Mario; MATSON,Edmir; SAITO,Tetsuo
#Retentor intra-radicular fundido#Distribuição de tensões internas#Método do elemento finito
Estudou-se comparativamente, pelo método do elemento finito em modelo bidimensional de segundo pré-molar inferior, a distribuição de tensões internas, geradas sob carga axial de 30 kgf em três pontos (contatos principal e estabilizante), em dente natural hígido e em dente endodonticamente tratado. O programa utilizado para o processamento do elemento finito foi o SAP90. Os resultados indicaram maior acúmulo de tensões na metade vestibular, tanto no dente hígido quanto no dente restaurado. As tensões foram mais intensas sob o ponto de aplicação de cargas nos dois modelos. No dente restaurado, as tensões foram maiores devido ao maior módulo de elasticidade dos materiais restauradores, demonstrando que existem diferenças na distribuição das tensões no dente e na base óssea dos dois modelos
Aplicação de um elemento finito híbrido não linear na modelagem de estruturas metálicas
Santos,Marcelo Nascimento; Rocha,Paulo Anderson Santana; Silva,Andréa Regina Dias da; Silveira,Ricardo Azoubel da Mota
#Elemento finito híbrido#análise não linear#método dos elementos finitos#estabilidade estrutural
Nesse trabalho, um elemento finito híbrido, que incorpora em sua formulação os efeitos não lineares de segunda ordem, da inelasticidade do aço e da semirrigidez da ligação, é utilizado para modelar e analisar sistemas estruturais reticulados planos em aço. Trata-se do elemento finito clássico de pórtico plano que apresenta, em suas extremidades, pares de molas dispostas em série. Uma das molas é representada pelo parâmetro Sc, que define o grau de rigidez da ligação entre as barras; a outra mola é representada pelo parâmetro Ss, que avalia a plastificação da seção. A matriz de rigidez desse elemento incorpora todos os efeitos não lineares supracitados. O presente trabalho faz uma averiguação da eficiência computacional do elemento híbrido na simulação isolada e combinada desses efeitos não lineares. Problemas clássicos de equilíbrio e estabilidade são inicialmente modelados e, em seguida, a atenção é voltada para a análise de sistemas estruturais com ligações flexíveis. Por fim, o referido elemento é utilizado em análises inelásticas de pórticos planos baseadas no método da rótula plástica refinado. Através dessas análises, é possível verificar e validar o emprego do elemento híbrido na modelagem numérica de diversos problemas estruturais não lineares na engenharia civil.
Roberto Rodrigues de Brito Junior, Eduardo; Maria Andrade Barbosa, José (Orientador)
#Método do elemento finito#Simulador#Multi-físicas#Fenômenos acoplados
Simulação de fenômenos naturais acoplados, tais como evolução do dano em materiais devido carregamentos mecânicos e químicos estão se tornando uma prática importante na engenharia. Isto foi influenciado pelo enorme crescimento da indústria de softwares para a Mecânica Computacional. Apesar de todo esse avanço, técnicas de engenharia de software que remetem a década de setenta tem sido empregadas. O projeto e a implementação de simuladores para fenômenos multi-físicas acoplados apresentam uma grande quantidade de problemas, tornando-se impraticável no sentido computacional se ferramentas poderosas não estão disponíveis para auxiliar o analista. O Método do Elemento Finito é uma forma de obter aproximações numéricas de uma teoria matemática a qual descreve comportamentos físicos. Este método é considerado uma ferramenta computacional poderosa para a solução de equações diferenciais e integrais que surgem em vários campos da engenharia. Este trabalho tem como ojetivo apresentar a implementação de um simulador para fenômenos acoplados utilizando a linguagem de padrões. Estes padrões compõem um sistema de abstrações, os quais são capazes de representar os fenômenos e as interações entre eles e as interações entre os fenômenos e os algoritmos de solução empregado pelo simulador. As definições desses padrões bem como suas utilizações são apresentadas dentro de um contexto computacional desenvolvido para a produção automática de simuladores baseados no método do elemento finito. Isto inclui um esclarecimento sobre o simulador e suas camadas: Kernel...
Advanced numerical framework to simulate incremental forming processes; Metodologia avançada para simulação de processos de estampagem incremental
Sena, José Ilídio Velosa de
#Engenharia mecânica#Chapas metálicas - Conformação#Estampagem#Deformação plástica#Simulação numérica#Método do elemento finito#Incremental sheet forming#Single point incremental forming#Numerical simulation#Adaptative remeshing#Finite Element Method (FEM)
The framework of the present work supports the numerical analysis of the Single Point Incremental Forming (SPIF) process resorting to a numerical tool based on adaptive remeshing procedure based on the FEM. Mainly, this analysis concerns the computation time reduction from the implicit scheme and the adaptation of a solid-shell finite element type chosen, in particular the Reduced Enhanced Solid Shell (RESS). The main focus of its choice was given to the element formulation due to its distinct feature based on arbitrary number of integration points through the thickness direction. As well as the use of only one Enhanced Assumed Strain (EAS) mode. Additionally, the advantages include the use of full constitutive laws and automatic consideration of doublesided contact, once it contains eighth physical nodes. Initially, a comprehensive literature review of the Incremental Sheet Forming (ISF) processes was performed. This review is focused on original contributions regarding recent developments, explanations for the increased formability and on the state of the art in finite elements simulations of SPIF. Following, a description of the numerical formulation behind the numerical tools used throughout this research is presented, summarizing non-linear mechanics topics related with finite element in-house code named LAGAMINE...
Publicado em 24/08/2001 PT
#Metodo dos elementos finitos#Placas e cascas elasticas#Integração numerica#Analise elastica (Engenharia)
Este trabalho apresenta um elemento subparamétrico hierárquico baseado na versão p do método dos elementos finitos para a análise de placas e cascas. O primeiro nível de aproximação da solução é obtido através do elemento finito quadrilateral quadrático de nove nós da família Lagrangeana, baseado na degeneração de um elemento sólido tridimensional e na formulação de Reissner-Mindlin, com integração numérica consistente. Para outros níveis de aproximação, sucessivos refinamentos hierárquicos são usados, objetivando remover a caracteristica de rigidez excessiva do elemento na análise de placas e cascas finas. Tal formulação é aplicada na análise estática e dinâmica de placas e cascas (finas e moderadamente grossas). Exemplos numéricos são apresentados para mostrar a precisão, eficiência e vantagens da presente formulação. Os resultados numéricos obtidos nos exemplos de aplicação são comparados com soluções analíticas e outras técnicas numéricas, disponíveis na literatura; This research presents a subparametric hierarchical finite element based on the p-version concept for the analysis of plates and shells. The first level of approximation for the solution is obtained through the isoparametric quadrilateral quadratic nine-no de Lagrangean shell finite element...
Pérez-Rea,María de la Luz; Horta-Rangel,Jaime; López-Cajún,Carlos Santiago; López-Lara,Teresa; Hernández-Zaragoza,Juan Bosco; Castaño,Víctor Manuel
#suelo#percolación#elemento finito#micromecánica#simulación computacional#modelado
Los modelos de percolación han sido utilizados en muchas áreas de la ciencia para modelar diversas propiedades de los materiales. En este trabajo se presenta una revisión de dichos modelos y se hace una descripción técnica de la teoría de percolación. También se describen aspectos micromecánicos de suelos, definidos por medio de diversas técnicas experimentales. Las ventajas de combinar la teoría de percolación con la simulación por elemento finito se ejemplifican por medio del análisis del comportamiento esfuerzo-deformación de modelos de redes regulares, que representan la microestructura de suelos arcillosos, para estimar el módulo elástico que tendrá macroscópicamente el suelo. Se muestra que los resultados obtenidos son muy cercanos a los determinados experimentalmente. Finalmente se discuten los alcances de esta nueva metodología.
Método del elemento finito estocástico en geotecnia: Enfoque espectral
Pineda-Contreras,A.R.; Auvinet-Guichard,G.
#módulo de deformación#incertidumbre#variación espacial#campo aleatorio#expansión de Karhunen-Loéve#expansión en caos polinomial#elemento finito
En este artículo se exponen las herramientas matemáticas que constituyen la base de la formulación del método del elemento finito estocástico espectral para problemas de elasticidad lineal. Se ilustra el potencial que presenta este método para modelar la variación espacial de las propiedades de materiales heterogéneos y en particular de los suelos, mediante un ejemplo sencillo en el que se analiza cómo se propaga la incertidumbre del módulo de deformación de un material al campo de desplazamientos calculados. Se muestra en particular la influencia de la distancia de correlación sobre la distribución de la incertidumbre. Finalmente, se evalúa la utilidad del método para las aplicaciones en geotecnia y se presentan conclusiones.
Análisis con elemento finito de los esfuerzos expansivos por corrosión en las estructuras de concreto reforzado
Castorena-González,J.H.; Almeraya-Calderón,F; Almaral-Sánchez,J.L.; Calderón-Guillén,J.A.; Gaona-Tiburcio,C; Martínez-Villafañe,A
#corrosión#acero de refuerzo#estructuras de concreto reforzado#longitud anódica#elemento finito#interfase acero-concreto
La corrosión en el acero de refuerzo es un problema que disminuye la vida útil en las estructuras de concreto reforzado, además de comprometer su seguridad estructural. En los modelos disponibles para estimar el efecto mecánico de la corrosión, se supone que el acero corroído, a través de los óxidos que crecen a su alrededor, ejercen una presión sobre el concreto circundante suponiendo un problema de esfuerzos o deformaciones planas. En el presente trabajo, se modela el problema con elemento finito tridimensional a partir de un experimento sobre un cilindro de concreto reforzado sometido a corrosión acelerada, instrumentado para medir indirectamente la presión en la interfase acero-concreto. De los resultados obtenidos se concluye que el efecto de la longitud de acero corroído, longitud anódica, tiene un efecto significativo sobre la magnitud de la presión en la interfase acero-concreto, hecho que puede ser utilizado para mejorar los modelos existentes.
Magaña del Toro,R; Hermosillo-Arteaga,A.R.; Romo-Organista,M.P.; Carrera-Bolaños,J
#elemento finito#métodos numéricos#geometría fractal#mecánica del medio continuo#remalleo automático#problemas geotécnicos#análisis de esfuerzos
La finalidad de este artículo es presentar de manera general las bases matemáticas de la geometría fractal y cómo este punto de vista geométrico se aplica a problemas que se presentan en el análisis de obras civiles complejas mediante el método del elemento finito, en el cual es importante la definición del tamaño de los elementos que componen la malla, de manera tal que la discretización del medio continuo sea representativa y consecuentemente los resultados obtenidos sean confiables. Para mostrar la aplicabilidad de esta técnica, se presenta un algoritmo fractal (desarrollado por los autores), mediante el cual se puede hacer remalleo automático de mallas bidimensionales de elemento finito, con lo cual se logran refinamientos locales eficientes de los problemas bajo análisis. Los resultados se comparan con soluciones analíticas mostrando que éstas se reproducen con excelente aproximación.