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 probabilísticos para análise de propagação de fissuras em meios coesivos via método dos elementos de contorno
Título(s) alternativo(s): Probabilistic models for crack propagation analysis in cohesive media via boundary element method
Autor(es): Almeida, Luís Philipe Ribeiro
Primeiro Orientador: Lima Junior, Eduardo Toledo de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Barbirato, João Carlos Cordeiro
metadata.dc.contributor.referee1: Leonel, Edson Denner
metadata.dc.contributor.referee2: Rocha , Fábio Carlos da
Resumo: Apresenta-se neste trabalho o emprego de formulações do Método dos Elementos de Contorno (MEC) em problemas de sólidos fraturados, incluindo análise probabilística. O MEC é um método adequado para resolução desses tipos de problemas, uma vez que a ausência de malha de domínio resulta em uma modelagem mais eficiente de regiões com alta concentração de tensões. Além disso, a redução de dimensionalidade da malha diminui fortemente os dados de entrada e também o trabalho de remeshing no processo de propagação de fissuras. Com relação à formulação não linear do MEC, será utilizada uma alternativa à formulação clássica dual, com a introdução de um campo de tensões iniciais para representação da resistência residual do material ao longo da zona coesiva, a partir do conceito de dipolos. Esta formulação é particularmente interessante por conseguir representar matematicamente a presença da Zona de Processos Inelásticos (ZPI) em apenas três equações algébricas (equações relacionadas à correção de tensões) por ponto fonte situado no caminho da fissura. Em contraste, a formulação dual requer quatro equações algébricas (deslocamentos e forças) por ponto fonte. Quanto aos efeitos pertinentes ao sistema não linear, serão utilizados dois algoritmos distintos de resolução iterativa, Operador Constante (OC) e Operador Tangente (OT). No acoplamento com modelos da confiabilidade, apenas o OT será utilizado por apresentar respostas satisfatórias em um número menor de iterações. Com relação à análise probabilística, duas abordagens são consideradas, a primeira refere-se ao acoplamento direto entre o modelo numérico e um método de transformação (HLRF/FORM), já a segunda consiste no acoplamento mais simples com o emprego do Método de Monte Carlo. Os parâmetros de fraturamento são tratados como aleatórios. Por fim, a técnica de Amostragem inteligente por Hipercubo Latino é também empregada, por apresentar melhores taxas de convergência. Exemplos são apresentados para validar o uso da formulação de dipolos na análise de propagação de fissuras, à luz da confiabilidade estrutural.
Abstract: This work deals with the use of formulations of the Boundary Element Method (BEM) in fracture problems, in a probabilistic framework. The BEM is a suitable method for solving these types of problems, since the absence of a domain mesh translates into a more efficient modeling of regions with high concentration of stresses. Besides, reducing the dimensionality of the mesh results in a convenient remeshing process. Regarding the non-linear BEM formulation, na alternative to the classic dual formulation will be used, with the introduction of an initial stress field to represent the cohesive zone, based on the concept of dipoles. This formulation is particularly interesting because it is able to represent mathematically the presence of the Inelastic Process Zone (IPZ) with only three algebraic equations (equations related to stress correction) per source point located in the crack path. In contrast, dual formulation requires four algebraic equations (displacements and forces) per source point. As for the effects relevant to the non-linear system, two distinct iterative resolution algorithms will be used, Constant Operator (CO) and Tangent Operator (TO). When coupling with reliability models, only TO will be used because it presents satisfactory responses in a smaller number of iterations. Regarding the probabilistic analysis, two approaches are considered, the first refers to the direct coupling between the numerical model and a transformation method (HLRF / FORM), while the second consists of the most straightforward coupling using the Monte Carlo Method. The fracture parameters are treated as random. Finally, the Latin Hypercube sampling technique is also employed, as it presents better convergence rates. Some examples are presented to validate the use of dipole formulation in crack propagation analysis, in the light of structural reliability.
Palavras-chave: Mecânica da fratura
Métodos de elementos de contorno
Confiabilidade (Engenharia)
Confiabilidade estrutural
Cohesive Fracture Mechanics
Boundary Element Method
Structural Reliability
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: ALMEIDA, Luís Philipe Ribeiro. Modelos probabilísticos para análise de propagação de fissuras em meios coesivos via método dos elementos de contorno. 2020. 178 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7086
Data do documento: 27-mar-2020
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