00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: Modelos de elementos finitos e técnica de homogeneização Aplicados à análise confiabilística de domínios bidimensionais reforçados
Título(s) alternativo(s): Finite element models and homogenization tecnique applied to the reliability analysis of bidimensional reinforced
Autor(es): Véras, Luiz Carlos Lima
Primeiro Orientador: Junior, Eduardo Toledo de Lima
metadata.dc.contributor.referee1: Cavalcante, Márcio André Araújo
metadata.dc.contributor.referee2: Lira, William Wagner Matos
metadata.dc.contributor.referee3: Almeida, Valério Silva
Resumo: O trabalho trata da análise confiabilística de domínio planos reforçados utilizando modelos de elementos finitos e técnicas de homogeneização. A busca por soluções em problemas de engenharia estrutural avançou significativamente com o auxílio das técnicas numéricas desenvolvidas nas últimas décadas, a exemplo do Método dos Elementos Finitos (MEF), largamente empregado em aplicações diversas. Na análise de estruturas com materiais heterogêneos, a mescla de diferentes tipos de elementos finitos pode ser utilizada para garantir uma melhor aproximação da constituição macroscópica, ou até mesoscópica, de algum produto, considerando-se a contribuição das diversas fases. Assim, o MEF se mostra como uma boa opção no estudo de meios enrijecidos, o que remete à materiais compósitos em geral. Já a teoria da confiabilidade contribui com o entendimento da performance estrutural, quantificando a influência da aleatoriedade das variáveis de projeto, permitindo um entendimento mais robusto dos níveis de segurança. A metodologia adotada considera a discretização da matriz bidimensional em elementos finitos quadrilaterais com interpolação quadrática e triangulares com interpolação linear, e a incorporação do reforço é avaliada de duas formas: pela discretização dos enrijecedores em elementos de treliça; e pela obtenção de propriedades efetivas do material heterogêneo através da técnica de homogeneização baseada no modelo de Mori-Tanaka. Considera-se estado plano de tensão e regime linear elástico. Parâmetros mecânicos, como módulo de elasticidade e tensão de escoamento, e variáveis de carregamento são descritos como variáveis aleatórias, de acordo com dados estatísticos disponíveis na literatura. Apresentam-se exemplos que tratam da influência do reforço na resistência e rigidez de elementos planos e da probabilidade de ocorrência de alguns estados limites de serviço. Assim, valida-se a metodologia utilizada, ilustrando-se sua aplicação. Os resultados ilustram a variabilidade da resposta numérica dos exemplos propostos, devida à consideração das incertezas associadas.
Abstract: The present work deals with reliability-based analysis of reinforced domains using finite element models and homogenization techniques. The search for solutions in problems of structural engineering have advanced significantly with the aid of numerical techniques developed in the last decades, such as the Finite Element Method (FEM), widely used in several applications. In the analysis of structures with heterogeneous materials, the coupling of different types of finite elements can be used to ensure a better approximation of the macroscopic or even mesoscopic constitution of some product, taking into account the contribution of the different phases. Thus, FEM stands out as a good choice for the study of stiffened domains, which refers to composite materials. The structural reliability theory contributes to the evaluation of the structural performance, quantifying the influence of the randomness of the design variables, allowing a more robust understanding of the safety levels. The methodology adopted considers the discretization of the matrix in 2-D quadratic quadrilateral finite elements and linear triangular finite elements, and the reinforcement incorporation is evaluated in two ways: by the discretization of the reinforcement in truss elements; and obtaining properties of the heterogeneous media by using the homogenization technique based on the Mori-Tanaka model. Plane stress state and linear elastic regime are considered. Material parameters, as Young Modulus and yielding limit stress, and load variables are described as random variables, according to the literature. The presented examples address the influence of reinforcement on the strength and rigidity of beams and plates, and the probability of occurrence of some serviceability limit states. Therefore, the applied methodology is validated, illustrating its application. The results illustrate the variability on the numerical response of the proposed examples, due to the consideration of the uncertainti es.
Palavras-chave: Método de elementos finitos
Confiabilidade estrutural
Domínios planos reforçados
Técnica de homogeneização
Mori-Tanaka
Finite Element Method
Structural Reliability
Reinforced Plane Domain
Homogeneization Techniques
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: VÉRAS, Luiz Carlos Lima. Modelos de elementos finitos e técnica de homogeneização aplicados à análise confiabilística de domínios bidimensionais reforçados. 2018. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3734
Data do documento: 17-jul-2018
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