Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14367
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Incorporação de modelos elasto-plásticos ao método dos pontos materiais para simulação de problemas geomecânicos |
Título(s) alternativo(s): | Incorporating elasto-plastic models into the Material Point Method to simulate geomechanical problems |
Autor(es): | Lino, Lucas Diego de Freitas |
Primeiro Orientador: | Ramos Júnior, Adeildo Soares |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Fernandes, Ricardo Albuquerque |
metadata.dc.contributor.referee1: | Lobo, Tiago Peixoto da Silva |
metadata.dc.contributor.referee2: | Vieira, Luciana Correia Laurindo Martins |
Resumo: | O estudo do solo e das rochas constitui uma etapa essencial para o desenvolvimento de estruturas mais econômicas e eficientes na Engenharia Civil. Especificamente, os problemas geomecânicos, ou seja, problemas que envolvem a investigação dos geomateriais (solo e rocha), são abordados pela Geomecânica, uma subdisciplina das geociências que estuda os conceitos da Geologia associados ao seu comportamento mecânico. Devido à alta complexidade envolvida na análise dos problemas geomecânicos, decorrente da grande variabilidade das propriedades dos solos e das rochas, costuma-se empregar a modelagem computacional aliada ao uso de métodos numéricos para predizer o comportamento das estruturas, dos geomateriais e da interação entre eles. Isto posto, uma vez que grande parte dos problemas geomecânicos podem incluir deformações com ordens de magnitude elevadas, a escolha de um método numérico capaz desenvolver simulações que envolvem grandes deformações é essencial, como é o caso do Método dos Pontos Materiais. O MPM é um método numérico criado para resolver problemas que compreendem grandes deformações e onde a relação tensão-deformação depende do histórico da deformação, características necessárias para a simulação de problemas geomecânicos de diversas áreas, por exemplo, a análise da formação de dobras e falhas (Geologia Estrutural), estabilidade de poços de petróleo (indústria de óleo e gás) e estabilidade de taludes (Engenharia Civil). Além disso, as relações estabelecidas entre a tensão e a deformação, denominadas modelos constitutivos, definem o comportamento mecânico do material durante as simulações. Assim, é necessária a escolha de um modelo constitutivo adequado, pois a resposta mecânica das simulações no MPM está relacionada diretamente às relações constitutivas estabelecidas. Este trabalho apresenta a implementação numérica dos modelos constitutivos elasto-plásticos, em que o comportamento inicial é elástico linear, onde as deformações são recuperáveis, e após um certo nível de tensão o material apresenta comportamento plástico, onde ocorrem deformações permanentes (característica dos geomateriais). A partir dos modelos constitutivos implementados, este trabalho apresenta a análise dos resultados obtidos de simulações de aplicações específicas da Geologia Estrutural. Conceitos introdutórios da Geologia Estrutural sobre a formação de dobras associadas a regimes contracionais (alvo das aplicações escolhidas) são apresentados, dando suporte às discussões dos resultados. Ademais, foram realizadas comparações do efeito das propriedades dos materiais, e do modelo constitutivo utilizado, na geometria das dobras, para cada aplicação. |
Abstract: | The study of soil and rock is an essential step to develop more economical and efficient structures in Civil Engineering. More specifically, geomechanical problems, i.e., problems involving the investigation of geomaterials (soil and rock), are addressed in Geomechanics, a subdiscipline within the geosciences that deals with Geology concepts associated with its mechanical behavior. Due to the high complexity involved in the analysis of geomechanical problems, as soil and rock properties present great variability, one tends to apply computational modelling and numerical methods to predict the behavior of structures, geomaterials and the interaction between them. Furthermore, as most of the geomechanical problems comprise large deformations, choosing a numerical method capable of simulating such behavior is crucial, such as the Material Point Method. The MPM is a numerical method created to solve problems concerning large deformations and history-dependent stress-strain relations, required features to simulate geomechanical problems from different fields, for instance, analysis of the formation of folds and faults (Structural Geology), wellbore stability (oil and gas industry) and slope stability (Civil Engineering). In addition, the relation between stresses and strains, named constitutive models, defines the mechanical behavior of materials during the simulations. Thus, one needs to choose an appropriate constitutive model as the mechanical response of the simulations in MPM is directly related to the established constitutive relations. This work presents the numerical implementation of elasto-plastic constitutive models, in which the behavior is initially linear elastic, with reversible deformations, and after a certain level of stress the material presents plastic behavior, where permanent deformations take place (aspects of a geomaterial). After the implementation of the models, this work presents the analysis of the results from simulations of Structural Geology applications. Initial Structural Geology concepts about the formation of folds related to contractional regimes (target of chosen applications) are presented, in which give support to the discussion of results. Moreover, comparisons of the effect of material properties, and the choice of constitutive model, on fold geometry are made, for each application. |
Palavras-chave: | Engenharia civil Geomecânica Geologia Método dos Pontos Materiais (Método numérico) Geologia estrutural Modelos constitutivos Elasto-plásticos Civil engineering Geomechanics Geology Material Points Method (Numerical Method) Structural geology Constitutive models Elasto-plastics |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.department: | Curso de Engenharia Civil - Bacharelado |
Citação: | LINO, Lucas Diego de Freitas. Incorporação de modelos elasto-plásticos ao Método dos Pontos Materiais para simulação de problemas geomecânicos. 2024. 140 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14367 |
Data do documento: | 4-jul-2022 |
Aparece nas coleções: | Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA CIVIL - CTEC |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Incorporação de modelos elasto-plásticos ao Método dos Pontos Materiais para simulação de problemas geomecânicos.pdf | 52.56 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.