Top Banner
SIMMEC/EMMCOMP 2014 XI Simpósio de Mecânica Computacional II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional Juiz De Fora, MG, 28-30 de Maio De 2014 ANÁLISE ELÁSTICA LINEAR DE ELEMENTOS PLANOS ENRIJECIDOS COM FIBRAS ATRAVÉS DE UM ACOPLAMENTO MEC-MEF Luiz Antonio dos Reis, Leandro Palermo Júnior [email protected], [email protected] Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Civil UNICAMP/FEC Av. Albert Einstein, 951, Caixa Postal: 6021, CEP 13083-852 Campinas, SP Resumo. A análise elástica linear de elementos planos (Estado Plano de Tensão Generalizado) enrijecidos com elementos lineares (barras) é estudada neste trabalho fazendo-se um acoplamento entre elementos modelados com o Método dos Elementos de Contorno (MEC) e com o Método dos Elementos Finitos (MEF). As fibras são modeladas pelo MEF com elementos lineares de três graus de liberdade por nó. Os elementos planos são modelados pelo MEC com elementos isoparamétricos lineares no perímetro. É permitido o uso de sub-regiões com objetivo de generalizar o tratamento do meio elástico. Tendo em conta estes aspectos da formulação desenvolvida, alguns exemplos são apresentados para avaliação de seu desempenho nos problemas de engenharia. Palavras-Chave: Elementos de Contorno, Elementos Finitos, Mínimos Quadrados, Acoplamento MEC/MEF
14

ANÁLISE ELÁSTICA LINEAR DE ELEMENTOS PLANOS ENRIJECIDOS COM FIBRAS ATRAVÉS DE … · 2014. 7. 11. · O método dos elementos finitos (MEF), inicialmente proposto nos trabalhos

Jan 31, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional

    II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    Juiz De Fora, MG, 28-30 de Maio De 2014

    ANÁLISE ELÁSTICA LINEAR DE ELEMENTOS PLANOS

    ENRIJECIDOS COM FIBRAS ATRAVÉS DE UM ACOPLAMENTO

    MEC-MEF

    Luiz Antonio dos Reis, Leandro Palermo Júnior

    [email protected], [email protected]

    Universidade Estadual de Campinas – Faculdade de Engenharia Civil UNICAMP/FEC

    Av. Albert Einstein, 951, Caixa Postal: 6021, CEP 13083-852 Campinas, SP

    Resumo. A análise elástica linear de elementos planos (Estado Plano de Tensão Generalizado)

    enrijecidos com elementos lineares (barras) é estudada neste trabalho fazendo-se um

    acoplamento entre elementos modelados com o Método dos Elementos de Contorno (MEC) e

    com o Método dos Elementos Finitos (MEF). As fibras são modeladas pelo MEF com elementos

    lineares de três graus de liberdade por nó. Os elementos planos são modelados pelo MEC com

    elementos isoparamétricos lineares no perímetro. É permitido o uso de sub-regiões com

    objetivo de generalizar o tratamento do meio elástico. Tendo em conta estes aspectos da

    formulação desenvolvida, alguns exemplos são apresentados para avaliação de seu

    desempenho nos problemas de engenharia.

    Palavras-Chave: Elementos de Contorno, Elementos Finitos, Mínimos

    Quadrados, Acoplamento MEC/MEF

    mailto:[email protected]

  • Análise Elástica Linear de Elementos Planos Enrijecidos com Fibras Através de um Acoplamento MEC-MEF

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    1 INTRODUÇÃO

    Na engenharia, os problemas físicos são formulados através de um conjunto de equações

    diferenciais, onde a solução analítica somente é possível em alguns casos mais simples e os

    métodos numéricos são empregados na maior parte dos casos.

    O método dos elementos finitos e o método dos elementos de contorno são muito

    importantes, dentre os vários métodos numéricos empregados na resolução de problemas de

    engenharia, e seu acoplamento é estudado por muitos pesquisadores.

    O método dos elementos finitos (MEF), inicialmente proposto nos trabalhos de Argyris

    (1960), Adini e Clough (1961), Melosh (1961) e outros, tem como ideia básica a divisão do

    domínio do problema em um número finito de subdomínios, denominados de elementos finitos,

    que são interligados através de pontos nodais.

    Atualmente, o MEF encontra-se em um estágio bastante avançado, constituindo-se no

    método numérico mais utilizado para solução dos mais variados problemas de engenharia de

    forma que, tem se mostrado como uma boa opção de cálculo, principalmente nos problemas

    com domínios finitos, não homogêneos, anisotrópicos e, também, em análise não linear do

    comportamento estrutural.

    O método dos elementos de contorno (MEC) é um dos métodos numéricos com aplicações

    computacionais mais recentes em relação ao MEF. Cabe observar que a técnica das equações

    integrais de contorno para solução dos problemas de engenharia é antiga, e Brebbia (1978a e

    1978b), dentre outros pesquisadores, foi dos que empregou o método das equações integrais de

    contorno associada a metodologia para tratamento numérico usada no MEF para resolver

    problemas de engenharia.

    O MEC se apresenta como uma boa opção de cálculo em problemas de domínios infinitos,

    semi-infinitos e regiões de grande concentração de tensões, entretanto, sua utilização na análise

    de problemas de engenharia pode ser muito ampliada sem for desenvolvida uma técnica

    eficiente para combinação com outros métodos numéricos, em particular o MEF.

    Na Engenharia a inclusão de um elemento linear elástico em domínios planos é uma prática

    bastante comum, podendo-se citar os elementos de fundação inseridos no solo. Estes elementos

    elásticos podem ser rígidos ou flexíveis e conferem ao domínio que são inseridos a propriedade

    de anisotropia.

    O estudo de problemas de domínios enrijecidos não é novo e, recentemente, foi estudado

    por Wutzow (2003), Botta (2003), Silva (2010), dentre outros.

    Neste trabalho, o elemento linear elástico é modelado através do MEF considerando

    aproximação diferente para forças para permitir sua combinação com o MEC. O acoplamento

    MEC/MEF é obtido unindo-se as equações dos dois modelos com a imposição da

    compatibilidade de deslocamentos e equilíbrio de forças. A formulação considera uma união

    perfeita entre os dois meios, onde as reações da barra são consideradas como uma linha de

    cargas sobre o domínio plano. Dois exemplos são apresentados para mostrar a eficiência da

    técnica utilizada.

  • Reis, L.A., Palermo Junior, L.

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    2 EQUAÇÕES BÁSICAS

    Serão apresentadas as equações empregadas nos tratamentos do MEF e MEC para

    domínios planos e para os elementos lineares, respectivamente.

    2.1 Método dos Elementos de Contorno

    Em um corpo deformável com domínio Ω e um contorno Γ, para um ponto qualquer 𝑠, a equação integral de contorno para equação diferencial do problema plano é dada por:

    𝑐𝑖𝑗(𝑠)𝑢𝑖 = ∫ 𝑢𝑖𝑗∗

    Γ× 𝑃𝑗𝑑Γ − ∫ 𝑃𝑖𝑗

    ∗Γ

    × 𝑢𝑗𝑑Γ + ∫ 𝑢𝑖𝑗∗

    Ω× 𝑏𝑗𝑑Ω (1)

    Tendo em conta a solução de problemas planos, a solução para carga unitária em domínio

    planos, análoga à de Kelvin, Love (1984) para problemas tridimensionais.

    O vetor de forças de domínio bj se aplicado em uma área que tende a uma linha se

    transforma em uma linha de cargas 𝑓𝑗 que atua ao longo de uma linha Γ𝑓, observando que as

    direções das linhas de cargas estão contidas no plano do problema e são positivas se coincidem

    com os sentidos dos eixos xj, sendo assim a Eq.(1) pode ser escrita:

    𝑐𝑖𝑗(𝑠)𝑢𝑖 = ∫ 𝑢𝑖𝑗∗

    Γ× 𝑃𝑗𝑑Γ − ∫ 𝑃𝑖𝑗

    ∗Γ

    × 𝑢𝑗𝑑Γ + ∫ 𝑓𝑗Γ𝑓× 𝑢𝑖𝑗

    ∗ 𝑑Γ𝑓 (2)

    A equação integral de contorno, Eq.(2), é empregada na solução pelo Método dos

    Elementos de Contorno. Após as integrações nos elementos de contorno, a equação integral é

    transformada em equações algébricas lineares. As integrais que aparecem na Eq.(2) podem ser

    tratadas numericamente ou analiticamente. Neste trabalho, foram empregadas integrações

    numéricas quando o ponto de colocação situava-se fora do elemento e integrações analíticas em

    caso contrário. Reis(2014).

    O sistema de equações obtido pelo tratamento com o MEC, incluindo o efeito das linhas de

    carga, é dado por:

    [𝐶]{𝑈} = [𝐻]{𝑈} + [𝐺]{𝑃} + [𝑆]{𝑓} (3)

    2.2 Método dos Elementos Finitos

    O método dos elementos finitos (MEF) é baseado no método de Rayleigh-Ritz com a

    divisão do domínio de integração em um número finito de elementos chamados de elementos

    finitos. Neste trabalho foi considerado para o elemento com três graus de liberdade por nó,

    possibilitando avaliar deslocamentos horizontais, verticais e giro. Adicionalmente, a

    possibilidade das fibras chegarem até o contorno foi permitida, bem como a junção dessas com

    outros elementos MEF externos também foi contemplado. Seja o elemento de barra com

    modulo de Elasticidade E, área A e Inercia I, considerado neste trabalho que é mostrado na

    Fig.1.

  • Análise Elástica Linear de Elementos Planos Enrijecidos com Fibras Através de um Acoplamento MEC-MEF

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    Figura 1. Elemento finito com quatro nós por barra

    Admite-se variação de terceiro grau para deslocamento axial e variação de sétimo grau para

    o deslocamento transversal ao eixo da barra.

    O vetor de forças nodais pode ser constituído, Fig.1, de um carregamento distribuído

    linearmente no sentido axial e outro no sentido transversal ao eixo da barra.

    Assim a Matriz de rigidez do elemento de barra é dada da seguinte forma:

    𝐻𝑓 = [𝐾1 𝐾2𝐾3 𝐾4

    ] (4)

    onde os valores de K1 , K2 , K3 e K4 podem ser expressos por:

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EAL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EA

    K

    385

    45198

    44

    65610

    6160

    148959

    56

    123930

    44

    6561

    154

    1771470

    308

    10935

    16

    21870

    005

    5400

    40

    1896160

    148959

    308

    109350

    385

    6157

    28

    25170

    56

    12393

    16

    21870

    28

    2517

    7

    45390

    0040

    18900

    10

    37

    22

    2323

    22

    2323

    1

    (5)

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EAL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EA

    K

    385

    4131

    7

    7290

    6160

    490617

    616

    1640250

    154

    6561

    28

    109350

    616

    164025

    1232

    7676370

    0020

    2700

    40

    2976160

    6893

    14

    1650

    385

    4131

    154

    65610

    14

    165

    112

    135750

    7

    729

    28

    109350

    0040

    1300

    20

    27

    22

    2323

    22

    2323

    2

    (6)

  • Reis, L.A., Palermo Junior, L.

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EAL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EA

    K

    385

    4131

    154

    65610

    6160

    6893

    14

    1650

    7

    729

    28

    109350

    14

    165

    112

    135750

    0020

    2700

    40

    136160

    490617

    616

    1640250

    385

    4131

    7

    7290

    616

    164025

    1232

    7676370

    154

    6561

    28

    109350

    0040

    29700

    20

    27

    22

    2323

    22

    2323

    3

    (7)

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EAL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EI

    L

    EI

    L

    EI

    L

    EIL

    EA

    L

    EA

    K

    385

    6157

    28

    25170

    6160

    148959

    308

    109350

    28

    2517

    7

    45390

    56

    12393

    16

    21870

    0010

    3700

    40

    1896160

    148959

    56

    123930

    385

    45198

    44

    65610

    308

    10935

    16

    21870

    44

    6561

    154

    1771470

    0040

    18900

    5

    54

    22

    2323

    22

    2323

    4

    (8)

    Matricialmente , para o carregamento nas duas direções , tem-se a seguinte representação

    transposta:

    224

    L1

    560

    670

    560

    L9

    1120

    2430

    1120

    L9

    560

    810

    840

    L1

    160

    30

    00120

    L1300

    10

    L300

    40

    L300

    60

    L1840

    L1

    160

    30

    1120

    L9

    560

    810

    560

    L9

    1120

    2430

    224

    L1

    560

    670

    0060

    L100

    40

    L300

    10

    L300

    120

    L13

    Gf T (9)

    Resolvendo-se uma estrutura pelo método dos elementos finitos, obtém-se a seguinte

    equação:

    [𝐻𝑓]{𝑢} = [𝐺𝑓]{𝑓} (10)

    3 ACOPLAMENTO MEC-MEF

    A consideração de um domínio plano enrijecido com uma barra é feita através de uma

    imposição de compatibilidade de deslocamento e equilíbrio de forças, ou seja:

    𝑈𝑐 − 𝑈𝑓 = 0

    𝑓𝑐 + 𝑓𝑓 = 0 (11)

    onde 𝑈𝑐 e 𝑓𝑐 são respectivamente os deslocamentos e as forças que aparecem nas

    equações do elemento de contorno e 𝑈𝑓 e 𝑓𝑓 São respectivamente os deslocamentos e as forças da barra enrijecedora. As forças que aparecem no domínio plano tem sinal oposto as

  • Análise Elástica Linear de Elementos Planos Enrijecidos com Fibras Através de um Acoplamento MEC-MEF

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    forças da barra, agindo assim como forças de reação. Para o problema discretizado a Eq.(11)

    fica:

    { 𝑓𝑐} = -{𝑓𝑓} = { f }

    { 𝑈𝑐 } = {𝑈𝑓} = { u } (12)

    Para o problema tratado, ou seja, elemento plano enrijecido com fibras, a reação das fibras

    sobre a matriz equivale a uma linha de carga de acordo com a Fig.2.

    Figura 2. Esquema onde é visualizado a linha de carga e a barra rígida

    O sistema de equações é composto pelas equações algébricas de deslocamentos do método

    dos elementos de contorno escritas para os pontos do contorno Eq.(13), pelas equações

    algébricas de deslocamentos do método dos elementos de contorno escritas para os pontos

    internos de interface Eq.(14) e pelas equações de deslocamentos dos métodos dos elementos

    finitos da barra enrijecedora Eq.(15) , como segue:

    [𝐻𝑐]{𝑈𝑐} = [𝐺𝑐]{𝑃𝑐} + [𝑆]{𝑓𝐼} (13)

    {𝑈𝐼} = −[𝐻𝑐]{𝑈𝑐} + [𝐺𝑐]{𝑃𝑐} + [𝑆]{𝑓𝐼} (14)

    [𝐻𝑓]{𝑈𝐼} = −[𝐺𝑓]{𝑓} (15)

    Nas Eq.(13), Eq.(14) e Eq.(15) os índices sobrescritos “ 𝑐 ”, “𝑓 ” e “ 𝐼 ” representam

    respectivamente contorno, barra enrijecedora e interface. As matrizes 𝐻𝑐, 𝐺𝑐 e 𝑆 representam

    as matrizes de influência de integração, a matriz 𝐻𝑓 é a matriz de rigidez da barra e 𝐺𝑓 a matriz

    que se multiplicada pelo vetor de forças distribuídas 𝑓, fornece o vetor de cargas nodais.

    Na Fig.3 está mostrado o esquema de colocação dos pontos internos, para realizar a

    compatibilidade de deslocamentos no acoplamento e que de modo diferente de Botta (2003) os

    pontos das extremidades não são deslocados para o interior.

  • Reis, L.A., Palermo Junior, L.

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    Figura 3. Nós internos para deslocamentos no MEC.

    3.1 Regularização pela Técnica dos Mínimos Quadrados

    Observando o sistema de equações a ser resolvido as variáveis incógnitas são: 𝑈𝑐 , 𝑃𝑐 , 𝑈𝐼

    e 𝑓 , observa-se no entanto que existem mais variáveis 𝑈𝐼 do que forças 𝑓 ,onde a causa disto é a adoção de diferentes graus para os polinômios aproximadores.

    O número de número de variáveis de cada vetor é:

    {𝑓} = 2 × (𝑛𝑏𝑎𝑟 + 1)

    {𝑈} = 3 × (3 × 𝑛𝑏𝑎𝑟) + 1

    onde, 𝑛𝑏𝑎𝑟 é o número de barras de elemento finito.

    Para que o problema possa ter solução, aplica-se a técnica dos mínimos quadrados. Como

    o número de equações é maior que o número de incógnitas é necessário reduzi-las a um número

    conveniente para que o sistema seja resolvível. A técnica dos mínimos quadrados consiste em

    reduzir no número de equações e minimizando os erros. Para tanto, neste trabalho, bastou

    multiplicar a Eq.(14) pela matriz [𝑆] Transposta que ficou de acordo com a Eq.(16) abaixo.

    [𝑆𝑇]{𝑈𝐼} = −[𝑆𝑇][𝐻𝐶]{𝑈𝑐} + [𝑆𝑇][𝐺𝑐]{𝑃𝑐} + [𝑆𝑇][𝑆]{𝑓𝐼} (16)

    Para o caso de haver mais de uma barra enrijcedora, a matriz [𝑆𝑇] será multiplicada pelo

    vetor {𝑈𝐼} considerando todos os nós da interface, mesmo que as barras não sejam continuas.

    As Equações (13) , Eq.(15) e Eq (16) podem ser escritas de forma matricial, ficando:

    pcGSG

    U

    f

    U

    HG

    SSSHS

    SHCT

    c

    i

    C

    FF

    TTCT

    c

    00

    0

    (17)

    Para o sistema (17) já foi imposto a condição de contorno.

  • Análise Elástica Linear de Elementos Planos Enrijecidos com Fibras Através de um Acoplamento MEC-MEF

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    4 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

    Para demonstrar o emprego do modelo acima descrito, são apresentados dois exemplos

    para verificar a performance e a precisão da combinação MEC/MEF para um problema

    bidimensional reforçado com fibras.

    4.1 Tirante Reforçado com enrijecedores

    O primeiro exemplo é mostrado para verificar a capacidade da formulação na analise da

    distribuição das tensões de cisalhamento ao longo da interface da ligação barra matriz em um

    teste de arrancamento clássico. Na Fig. 4, uma barra é parcialmente imersa em um bloco. Assim,

    uma pequena parte da barra não está imerso para permitir a aplicação das forças de tração.

    Os dados geométricos escolhidas para realizar esta análise é dada na Fig. 4 .

    Figura 4. Tirante enrijecido proposto no primeiro exemplo.

    Os deslocamentos são prescritos iguais a zero ao longo da lateral vertical esquerda do

    domínio, enquanto que na extremidade oposta, a carga é aplicada prescrevendo, na barra , um

    deslocamento de 0,5 cm para a direita. A extremidade direita do domínio é livre para se mover .

    As propriedades elásticas assumidos para esta análise são:

    Elemento Plano: módulo de Young, Eep = 30.000,00 kN/cm2 , relação de Poisson ν = 0,0 ,

    Elemento enrijecedor : Ef = 21.000,00 kN/cm2 , Af = 1 cm2.

    Foram considerado 160 elementos finitos para representar o enrijecedor e sessenta

    elementos lineares foram definidas para aproximar os valores de limite do dominio. Os

    resultados obtidos em termos de deslocamentos são mostrados na Fig. 5 (a) em conjunto com a

    solução obtida por Botta (2003), Fig. 5 (b).

  • Reis, L.A., Palermo Junior, L.

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    (a) (b)

    Figura 5. (a) Deslocamentos na direção do eixo x da barra. (b)Deslocamentos na direção do eixo x da

    barra obtidos por Botta(2003).

    A solução numérica é completado pelos resultados apresentados na Fig. 6 (a) , onde as

    forças de interface são exibidos .

    (a) (b)

    Figura 6. (a) Forças na direção do eixo x, de superfície nas barras. (b) Forças na direção do eixo x, de

    superfície nas barras obtidos por Botta(2003).

    4.2 Viga engastada submetida a uma carga distribuída na face superior

    reforçada com um enrijecedor em sua face inferior.

    Este exemplo mostra a capacidade da formulação na análise de tensões ao longo da

    interface fibra-matriz. Na Fig.7, uma viga biengastada está sendo solicitada na face superior

    por um carregamento uniformemente distribuído. Uma barra enrijecedora foi colocada na parte

    inferior reforçando a viga.

    Os dados geométricos e físicos da estrutura bem como as condições de contorno estão

    apresentados na Fig. 7.

  • Análise Elástica Linear de Elementos Planos Enrijecidos com Fibras Através de um Acoplamento MEC-MEF

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    Figura 7. Dimensões e condições de contorno impostos no segundo exemplo.

    Foi considerado 160 elementos finitos para representar o elemento enrijecedor e 120

    elementos lineares para aproximar o contorno do domínio.

    Os resultados apresentados por Wutzow(2003) e utilizados neste trabalho o enrijecedor foi

    modelado por MEC, sedo assim os resultados são obtidos para o contorno do elemento e

    apresentados considerando a parte superior da viga chamada de lado A, a parte inferior chamada

    de lado B e os valores medianos chamados de valores condensados.

    Quando se utiliza MEF para modelar o elemento enrijecedor, como neste trabalho, se

    obtém somente os valores medianos.

    Os resultados podem ser observados nas figuras:

    (a) (b)

    Figura 8. (a) Deslocamentos na direção do eixo x. (b) Deslocamentos na direção do eixo x obtidos por

    Wutzow(2003).

  • Reis, L.A., Palermo Junior, L.

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    (a) (b)

    Figura 9. (a) Deslocamentos na direção do eixo y. (b) Deslocamentos na direção do eixo y obtidos por

    Wutzow (2003).

    (a) (b)

    Figura 10. (a) Forças de superfície na direção do eixo x. (b) Forças de superfície na direção x obtidas por

    Wutzow(2003)

    (a) (b)

    Figura 11. (a) Forças de superfície na direção do eixo y. (b) Forças de superfície na direção y obtidas por

    Wutzow(2003).

  • Análise Elástica Linear de Elementos Planos Enrijecidos com Fibras Através de um Acoplamento MEC-MEF

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    (a) (b)

    Figura 12. (a) Rotação na barra erijecedora. (b) Rotação na barra enrijecedora, obtido por

    Wutzow(2003)

    5 CONCLUSÃO

    Conforme se observa nos exemplos, a regularização proposta por mínimos quadrados se

    apresenta bastante eficiente na resposta suavizadas em termos de forças de superfície.

    Entretanto para que isto ocorra as fibras devem ser bem discretizadas.

    Como se pode ver no primeiro exemplo, a presente formulação mostra resultados muito

    estáveis com uma curva suave e compatível com os resultados apresentados por Botta (2003)

    No segundo exemplo, os resultados obtidos forma muito próximos ao de Wutzow (2003)

    que fez a análise utilizando somente elementos de contorno e acoplando sub-regiões.

    6 AGRADECIMENTO ESPECIAL

    Os autores expressam seu reconhecimento ao professor Wilson. S. Venturini (in memoriam)

    que foi quem sugeriu a proposta deste trabalho. Os resultados obtidos mostraram uma

    formulação com boa estabilidade para solução dos problemas de engenharia.

  • Reis, L.A., Palermo Junior, L.

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    REFERENCIAS

    Adini, A., Clough, R.W., 1961, “Analysis of Plate Bending by the Finite Element Method”.

    Report National Science Foundation, Grant 973337.

    Assan, A.E., 1999, “Método dos Elementos Finitos, Primeiros Passos”. Unicamp, Campinas,

    Brasil, 1ª Edição.

    Brebbia, C.A.; Georgiou, P.; 1980; “Combination of Boundary and Finite Elements for

    Elastostatics”. Appl. Math. Modeling, V.3, P. 212-220.

    Botta, A.S.; 2003; “Método dos Elementos de Contorno para Análise de Corpos Danificados

    com Ênfase no Fenômeno da Localização de Deformações”. Tese (Doutorado) - Escola de

    Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo, São Carlos - Sp.

    Botta, A. S.; Venturini, W. S.; 2003; “Reinforced 2d Domain Analysis Using BEM and

    Regularized BEM/FEM Combination.”

    Coda, H.B.;1993; “Análise Tridimensional Transiente de Estruturas pela Combinação entre o

    Método dos Elementos de Contorno e o Método dos Elementos Finitos”. São Carlos. Tese

    (Doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade De São Paulo.

    Coda, H.B.; Greco, M.; 2004 “A Simple FEM Formulation for Large Deflection 2d Frame

    Analysis Based on Position Description”. Computer Methods In Applied Mechanics

    And Engineering, V.193, P.3541-3557.

    Ferro, N.C.P.; 1993; “Uma Combinação MEC/MEF para Análise de Fundações Enrijecidas

    por Estacas”. São Carlos. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia de São Carlos,

    Universidade de São Paulo.

    Foltran, C.E.; 1999; “Análise de Problemas Planos em Regime Elasto-Plástico pelo Método

    dos Elementos de Contorno”. Campinas. Dissertação (Mestrado) – Faculdade de Engenharia

    Civil, Universidade Estadual de Campinas.

    Leite, L.G.S.; Coda, H.B.; Venturini, W.S.; 2003; “Two-Dimensional Solids Reinforced by

    Thin Bars Using the Boundary Element Method”. Engineering Analysis With Boundary

    Elements, V. 27, Pp. 193-201.

    Paiva, J. B.; Aliabadi, M. H. ; 2004; “Bending Moments at Interfaces of Thin Zoned Plates

    With Discrete Thickness by the Boundary Element Method”. Engineering Analysis With

    Boundary Elements, 28:747-751.

    Reis, .L.A; 2014,“ Acoplamento MEC-MEF para análise de pórtico linear sobre base elástica”. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de

    Campinas, no prelo.

  • Análise Elástica Linear de Elementos Planos Enrijecidos com Fibras Através de um Acoplamento MEC-MEF

    SIMMEC/EMMCOMP 2014

    XI Simpósio de Mecânica Computacional e II Encontro Mineiro de Modelagem Computacional

    ABMEC, Juiz de Fora, MG, 28-30 de maio de 2014

    Telles, J.C.F.; Brebbia, C.A.; 1979; “On the Application of the Boundary Element Method to

    Plasticity”. Appl. Math. Modelling, V.3, P.466-470.

    Venturini, W.S.; 1984; “Boundary Element Method In Geomechanics”. Springer-Verlag.

    (Lecture Notes In Engineering).

    Venturini, W.S. ; Brebbia, C.A.; 1983; “Some Applications Of The Boundary Element

    Method In Geomechanics”. Int. J. Num. Anal. Meth. Geomech., V.7, P.419-434.

    Wutzow, W. W. ; 2003; “Formulação do Método dos Elementos de Contorno para Análise de

    Chapas Com Enrijecedores”. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos-

    Universidade de São Paulo, São Carlos.