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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/37155
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Title: Modelos híbridos de elementos finitos e de contorno aplicados à análise plástica limite em engenharia
Authors: Buzar, Márcio Augusto Roma
Orientador(es):: Partridge, Paul William
Coorientador(es):: Sahlit, Carmen Lucia De Mesquita
Assunto:: Método dos elementos finitos
Análise estrutural (Engenharia)
Issue Date: 26-Mar-2020
Citation: BUZAR, Márcio Augusto Roma. Modelos híbridos de elementos finitos e de contorno aplicados à análise plástica limite em engenharia. 2004. xxii, 194 f., il. Tese (Doutorado em Estruturas e Construção Civil)—Universidade de Brasília, Brasília, 2004.
Abstract: No presente trabalho empregam-se os modelos híbrido e misto de elementos finitos e o modelo híbrido de elementos de contorno com o objetivo de se obter a carga de colapso e o mecanismo de colapso plástico para problemas de estado plano de tensões ou deformações, através da aplicação dos teoremas estático e cinemático da análise plástica limite, considerando como válido o regime de pequenos deslocamentos. Empregam-se os critérios de plastificação de Tresca, de von Mises e de Mohr Coulomb, considera-se a hipótese básica de plasticidade associada. Utiliza-se uma representação poliédrica da superfície de escoamento estudando-se a convergência dos resultados em relação ao número de planos adotados nas referidas representações. Para o modelo misto de elementos finitos, as variáveis primárias de tensões e deslocamentos são definidas no domínio do elemento. No modelo híbrido de elementos finitos, as tensões são definidas no domínio e os deslocamentos no contorno. Já para o modelo híbrido de elementos de contorno empregam-se as variáveis de forças de superfície e de deslocamentos no contorno e mais uma variável de deslocamentos no domínio do problema. Os modelos híbrido e misto de elementos finitos e o modelo híbrido de elementos de contorno apresentam na sua formulação as grandezas da estática e da cinemática de forma independente, o que possibilita a montagem imediata dos problemas de programação matemática associados aos teoremas estático e cinemático para se realizar a análise plástica limite. Exemplos numéricos de chapa submetida à tração, viga submetida à carga concentrada, cilindro sob pressão interna e também alguns problemas de mecânica dos solos tais como sapata corrida, corte vertical e estabilidade de talude são considerados. Os valores obtidos para a carga de colapso e o mecanismo de colapso plástico são comparados com os existentes na literatura.
Abstract: Here hybrid and mixed finite element models and a hybrid boundary element model are employed to obtain the plastic collapse load and the collapse mechanism for plane stress and plane strain problems through the application of the lower bound and upper bound theorems of plastic limit analysis. The restriction of small displacements is considered. The Tresca, von Mises and Mohr-Coulomb yield criteria are employed, adopting the associated plastic flow rule. A piecewise linearization of the yield surface is carried out and the convergence of the results is considered in relation to the number of planes employed. For the mixed finite element model, the primary variables considered are stresses and displacements, which are defined on the domain of the element. For the hybrid finite element model the stresses are defined on the domain of the element and the displacements are defined on the element boundaries. For the hybrid boundary element model, the variables considered are surface forces and displacements on the boundary plus displacements on the problem domain. The hybrid and mixed finite element formulations and the hybrid boundary element formulation lead to the equations of equilibrium and, independently, to the equations of compatibility, which enables the mathematical programming problems associated with the lower and upper bound theorems to be immediately set up. A series of numerical examples are considered including a plates under tensile loading, a beam under a concentrated load, a cylinder subjected to an internal pressure, in addition to some soil mechanics problems such as a strip footing, a vertical cutting and a slope stability problem. The values obtained for the plastic collapse load and plastic collapse mechanism the are compared with results from the literature.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2004.
Appears in Collections:ENC - Doutorado em Estruturas e Construção Civil (Teses)

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