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[en] A BIDIMENSIONAL ADAPTATIVE FINITE ELEMENT ANALYSIS OF FRACTURE UNDER FATIGUE / [es] SIMULACIÓN BIDIMENSIONAL ADAPTATIVA POR ELEMENTOS FINITOS DE PROCESOS DE FRACTURA POR FATIGA / [pt] SIMULAÇÃO BIDIMENSIONAL ADAPTATIVA POR ELEMENTOS FINITOS DE PROCESSOS DE FRATURAMENTO POR FADIGACARLOS VITOR DE ALENCAR CARVALHO 29 March 2001 (has links)
[pt] Este trabalho descreve um ferramenta computacional
baseada
no método dos elementos finitos para a análise de
componentes estruturais e componentes de equipamentos
sujeitos a fadiga. Foram implementados modelos empíricos
conhecidos na literatura para previsão ou estimativa de
vida útil à fadiga dos componentes solicitados por
carregamentos de amplitude constante. Também foram
implementadas teorias que determinam a direção de
propagação das trincas, possibilitando a propagação
automática das trincas no modelo. Esta ferramenta é
genérica pois é capaz de tratar problemas com qualquer
tipo
de geometria (modelos bidimensionais) e carregamento
(amplitude constante). Ela é precisa pois está baseada em
um processo numérico adaptativo e robusto. E ela é
prática
pois é dirigida pelo Engenheiro Projetista através de uma
interface gráfica interativa bastante flexível e que
permite em todos os instantes a visualização do modelo e
de
seus resultados e respostas. / [en] This work describes a computational tool, based on the
finite element method, for the
analysis of structural and equipament components subjected
to fatigue. Well-known empiric
models were implemented for the fatigue life estimation of
these components subjected to
constant amplitude loading. In addition, three theories
that determine the direction of
propagation of the crack were implemented, allowing an
automatic fracture propagation. The
resulting system is generic in the sense that it can treat
problems of arbritary geometry (2D)
with generic loading (constant amplitude). It is precise in
that it is based on a robust self-adaptive
numerical procedure. And it is practical in that it is
driven by the Engineer through a
flexible interactive graphics interface that allows the
visualization of the model and its results
and responses at any time during the simulation. / [es] Este trabajo describe una herramienta computacional
basada en el método de los elementos finitos para el
análisis de componentes extructurales y componentes de
equipos sujetos a fatiga . Fueron implementados modelos
empíricos reportados en la literatura para la previsión o
estimativa de la vida útil a la fatiga de los componentes
solicitados por sobrepeso de amplitude constante. También
se implementaron teorías que determinan la direción de
propagación de las trincas, posibilitando la propagación
automática de las trincas en el modelo. Esta herramienta
es genérica, ya que es capaz de tratar problemas con
cualquier tipo de geometría (modelos bidimensionales) y
sobrepeso (amplitude constante). Tiene una alta precisión
porque tiene como base un proceso numérico adaptativo y
robusto. Esta herramienta es dirigida por el Ingeniero
Proyectista a través de una interfaz gráfica interactiva
bastante flexíble que permite, en todos los instantes, la
visualización del modelo, sus resultados y respuestas.
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[en] GEOMETRIC AND NUMERICAL ADAPTATIVITY OF 2D AND 3D FINITE ELEMENT MESHES / [pt] ADAPTATIVIDADE GEOMÉTRICA E NUMÉRICA NA GERAÇÃO DE MALHAS DE ELEMENTOS FINITOS EM 2D E 3DRAFAEL ARAUJO DE SOUSA 20 August 2007 (has links)
[pt] Este trabalho apresenta uma metodologia para geração de
malhas
adaptativas de elementos finitos 2D e 3D usando
modeladores geométricos com
multi-regiões e superfícies paramétricas. A estratégia
adaptativa adotada é
fundamentada no refinamento independente das curvas,
superfícies e sólidos.
Inicialmente as curvas são refinadas, no seu espaço
paramétrico, usando uma
técnica de partição binária da curva (binary-tree). A
discretização das curvas é
usada como dado de entrada para o refinamento das
superfícies. A discretização
destas é realizada no seu espaço paramétrico e utiliza uma
técnica de avanço de
fronteira combinada com uma estrutura de dados do tipo
quadtree para gerar
uma malha não estruturada de superfície. Essas malhas de
superfícies são
usadas como dado de entrada para o refinamento dos
domínios volumétricos. A
discretização volumétrica combina uma estrutura de dados
do tipo octree
juntamente com a técnica de avanço de fronteira para gerar
uma malha sólida
não estruturada de elementos tetraédricos. As estruturas
de dados auxiliares dos
tipos binary-tree, quadtree e octree são utilizadas para
armazenar os tamanhos
característicos dos elementos gerados no refinamento das
curvas, superfícies e
regiões volumétricas. Estes tamanhos característicos são
definidos pela
estimativa de erro numérico associado à malha global do
passo anterior do
processo adaptativo. A estratégia adaptativa é
implementada em dois
modeladores: o MTOOL (2D) e o MG (3D), que são
responsáveis pela criação de
um modelo geométrico, podendo ter, multi-regiões, onde no
caso 3D as curvas e
superfícies são representadas por NURBS. / [en] This work presents a methodology for adaptive generation
of 2D and 3D
finite-element meshes using geometric modeling with multi-
regions and
parametric surfaces. The adaptive strategy adopted in this
methodology is based
on independent refinements of curves, surfaces and solids.
Initially, the model´s
curves are refined using a binary-partition algorithm in
parametric space. The
discratizetion of these curves is used as input for the
refinement of adjacent
surfaces. Surface discretization is also performed in
parametric space and
employs a quadtree-based refinement coupled to an
advancing-front technique
for the generation of an unstructured triangulation. These
surface meshes are
used as input for the refinement adjacent volumetric
domains. Volume
discretization combines an octree refinement with an
advancing-front technique
to generate an unstructural mesh of tetrahedral elements.
In all stages of the
adaptive strategy, the refinement of curves, surface
meshes and solid meshes is
based on estimated numerical errors associated to the mesh
of the previous step
in the adaptive process. In addition, curve and surface
refinement takes into
account metric distortions between parametric and
Cartesian spaces and high
curvatures of the model´s geometric entities. The adaptive
strategies are
implemented in two different modelers: MTOOL (2D) and MG
(3D), which are
responsible for the creation of a geometric model with
multi-regions, where for
case 3D the curves and surfaces are represented by NURBS,
and for the
interactive and automatic finite-element mesh generation
associated to surfaces
and solid regions. Numerical examples of the simulation of
engineering problems
are presented in order to validate the methodology
proposed in this work.
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