Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-22T13:41:17Z No. of bitstreams: 1 2017_AdriánAlbertoBetancurArroyave.pdf: 3721995 bytes, checksum: 2adf25d627528d41993d93c1ee3a7fd1 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-16T17:59:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AdriánAlbertoBetancurArroyave.pdf: 3721995 bytes, checksum: 2adf25d627528d41993d93c1ee3a7fd1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T17:59:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AdriánAlbertoBetancurArroyave.pdf: 3721995 bytes, checksum: 2adf25d627528d41993d93c1ee3a7fd1 (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP-DF). / O principal objetivo deste trabalho consiste em desenvolver um procedimento para problemas multiescala usando o Método dos Elementos de Contorno (MEC) para determinar o módulo de Young efetivo de um Ferro Fundido Nodular GGG-40. Todas as rotinas foram escritas usando o MEC como método numérico, devido a suas principais caracteríscas as quais fazem com que seja uma ferramenta adequada para modelagem multiscala de materiais. Foram usados procedimentos completos para a caracterização das propriedades mecânicas do GGG-40. Procedimentos de Microtomografia e Micro-indentação (dureza Vickers) também foram usados para determinar a morfologia dos nódulos de grafita e o módulo de Young, respectivamente. Para o procedimento de homogeneização foram analisados vários modelos em 2D e 3D, considerando a gemetria real e sintética dos nódulos de grafita. A malha do MEC foi gerada através das imagens adquiridas por microtomogragia computarizada por Raios X, o que permitiu modelar a morfologia real dos nódulos de grapita. O módulo de Young efetivo obtido através do procedimento de homogenização para cada modelo foi comparado com os obtidos por ensaio de tração. Finalmente, a metodologia proposta foi adaptada para homogenização multiescala para problemas de viscoelasticidade. Para efeito de comparação e validação foram usados dados reportados em literatura. A análise multiescala acoplada ao MEC mostrou ser uma metodologia numérica eficiente para problemas de micromecânica de materiais heterogêneos. / The main goal of this work relies on developing a novel for multiscale methodology using the Boundary element Method (BEM) for determining the effective Young’s modules of a GGG-40 Nodular Cast Iron (NCI). All routines were written using the BEM as numerical method, due to its main features that makes this a suitable tool for modeling multiscale materials. Full experimental procedures for characterizing the mechanical properties were used for GGG-40. Computational X-ray Microtomography (Micro-CT) and Microindentation (Vickers Hardness) tests were also used to determine the morphology of the graphite’s nodules and the Yong’s module, respectively. For the homogenization procedure several models, such as 2D and 3D, considering the real and synthetic geometry of the graphite´s nodules were analyzed. The resulted effective young’s modules from each one were compared. The BEM mesh was generated through the images acquired by Micro-CT, which allowed modeling the real morphology of the graphite’s nodule. The effective Young’s modules obtained through a homogenization procedure for each model were compared with those obtained from tensile tests. Finally, the purposed methodology herein was adapted for a multiscale homogenization for viscoelasticity problems. Geometric data parameters reported in the literature were used for comparison and validation. The multiscale analysis coupled with the BEM showed to be an efficient numerical methodology for micro mechanical problems of heterogeneous materials.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-16T16:30:52Z No. of bitstreams: 1 2015_TatianeSantosLealdeOliveira.pdf: 3593620 bytes, checksum: 31067050c07d5366b681185766cf585f (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-07-26T11:02:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_TatianeSantosLealdeOliveira.pdf: 3593620 bytes, checksum: 31067050c07d5366b681185766cf585f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-26T11:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_TatianeSantosLealdeOliveira.pdf: 3593620 bytes, checksum: 31067050c07d5366b681185766cf585f (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre o desenvolvimento de um procedimento de otimização para controlar o fluxo térmico de uma placa de circuito impresso (PCI) em meio de materiais isotrópico e anisotrópico. Neste sentido, os esforços se baseiam em maximizar o fluxo de calor para determinar a configuração mais eficaz, quanto possível, para a distribuição gradiente dentro da PCI. O Método dos Elementos de Contorno (MEC) foi empregado para resolver a equação diferencial governante para problemas potenciais. O algoritmo genético (AG) foi utilizado como método de busca da solução ótima para determinar o caminho otimizado de transferência de calor, quando se considera inclusões retangulares rotacionáveis com baixa condução dentro da matriz. Alguns exemplos numéricos são estudados a fim de validar a metodologia apresentada. / This works presents a study regarding to the development of an optimization procedure in order to control the thermal heat flux of a printed circuit board for isotropic and anisotropic medium. In this sense, the efforts are based on maximizing the heat flux for determining the best configuration, as possible as, for the inside gradient distribution of the (PCB). The boundary element method (BEM) was employed for solving the governing differential equation for potential problems. The genetic algorithm (GA) was chosen as a search method of the optimal solution for determining the heat transfer optimized path, when rotational rectangular inclusions with low conductive are considered inside the matrix. Some numerical examples are studied in order to validate the proposed methodology.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Andrielle Gomes (andriellemacedo@bce.unb.br) on 2015-07-01T20:32:18Z No. of bitstreams: 1 2014_AlvaroCamposFerreira.pdf: 3707259 bytes, checksum: 9862bd4b3d7bdee5390ed7a4eb1a177c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-07-28T12:11:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AlvaroCamposFerreira.pdf: 3707259 bytes, checksum: 9862bd4b3d7bdee5390ed7a4eb1a177c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-28T12:11:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AlvaroCamposFerreira.pdf: 3707259 bytes, checksum: 9862bd4b3d7bdee5390ed7a4eb1a177c (MD5) / O estudo de cavidades acústicas é uma área de grande interesse em diversas áreas da industria. Em aplicações automotivas, o projeto de abafadores reativos ou dissipativos tem uso em diversas aplicações na admissão e na exaustão de motores de combustão interna. Em aplicações petrolíferas, o controle de ruído é uma necessidade em dutos para redução de ações acústicas gerados por máquinas ou pelo próprio fluxo ou sua interação com acidentes (curvas, junções T, válvulas, reduções, entre outros). Ou ainda em aplicações biomecânicas, o estudo do trato vocal repercute em domínios da fonoaudiologia, síntese da voz, e no ensino/treinamento de cantores líricos. Inúmeras são as aplicações práticas quando as soluções permitem a avaliações de cavidades tão complexas e diferentes. Uma das formas de prever numericamente o comportamento acústico é com o Método de Elementos de Contorno. Este método possui características interessantes para a solução de problemas acústicos sem poluição numérica em altas frequências. O presente trabalho aborda a acústica de cavidades através do método dos Elementos de Contorno Direto. A implementação numérica é realizada em MATLAB devido as possibilidades de solução computacional e de visualização dos resultados. A construção de malhas em elementos de contorno usa o programa GiD. O código implementado é utilizado para obter o comportamento acústico de cavidades de geometria simples e esse resultado é comparado com soluções analíticas (soluções fechadas e matriz de transferência) e resultados numéricos de modelos do Método de Elementos Finitos obtidos utilizando o software comercial Ansys 14:5. O código implementado é então utilizado para obter o comportamento acústico de cavidades de geometria complexa em colaboração com o Laboratório de Vibrações (UnB FT/EnM/GDS). ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The study of acoustic cavities is a highly interesting area for numerous industry segments.The design of reactive or dissipative mufflers in the admission or exhaustion of internal combustion engines is a concern in the automotive industry. In petrochemical applications, the noise control is a necessity for the reduction of acoustic effects generated by the machinery or the flow inside the duct itself (curves. T junctions, valves, reductions, for example). There are even biomechanical applications, the study of the vocal tract bounces in the domain of phonoaudiology, voice synthesis and in the teaching/coaching of lyrical singers. There are countless applications for the evaluation of solutions of cavities with complex geometries. One of the ways to numerically predict the acoustic behavior is using the Boundary Element Method. This method possesses interesting characteristics for the solution of acoustic problems with no numeric pollution in the high frequencies. The present work assesses cavity acoustics by means of the Direct Boundary Element Method. The numerical implementation is performed in the MATLAB programing environment for its capacity of computational solution and results visualisation. Mesh construction in boundary elements is carried out using commercial program GiD. The implemented code is used to obtain the acoustic behavior of simple geometry cavities and this result is compared with analytical solutions (closed solutions and transfer matrix) and numerical results of Finite Element Method models obtained using commercial software Ansys 14:5. The implemented code is then used to obtain the acoustic behavior of complex geometry cavities in collaboration with the Laborat´orio de Vibrac¸ ˜oes (UnB - FT/EnM/GDS).

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-01-22T15:03:04Z No. of bitstreams: 1 2015_GabrieladeAthaydeDubocBahia.pdf: 9143242 bytes, checksum: 283cad0e2f86f4740218c1fa5e5a74d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-26T18:04:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_GabrieladeAthaydeDubocBahia.pdf: 9143242 bytes, checksum: 283cad0e2f86f4740218c1fa5e5a74d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-26T18:04:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_GabrieladeAthaydeDubocBahia.pdf: 9143242 bytes, checksum: 283cad0e2f86f4740218c1fa5e5a74d0 (MD5) / No exercício da engenharia civil, a utilização de métodos simplificados, que não consideram a interação solo-estrutura (ISE), é predominante para a realização de projetos. A consideração dos apoios indeslocáveis para o cálculo da estrutura e a desconsideração do processo de carregamento e da rigidez da edificação para o cálculo da deformabilidade do solo não representam o comportamento real das obras. Na área experimental, a utilização de técnicas de monitoramento de recalque e de prova de carga possibilita a obtenção de parâmetros para uma análise mais completa podendo obter uma estimativa do comportamento da fundação. Isso aliado à utilização de métodos numéricos, como o Método dos Elementos Finitos (MEF), Método dos Elementos de Contorno (MEC) e Métodos Híbridos, permite considerar, na modelagem solo-edifício, a interação entre os elementos e analisar a influência da ISE no comportamento da edificação global. Sabendo da importância do estudo da interação solo-estrutura, este trabalho tem como objetivo realizar um estudo, por meio de um processo iterativo entre os programas CAD/TQS e GARP a fim de verificar a influência da ISE nos esforços da edificação e nos recalques das fundações. Para isso, foram realizadas retroanálises de modo a aproximar os resultados de recalque obtidos pelo estudo aos resultados medidos pelo monitoramento de recalques, com o intuito de sugerir uma metodologia numérica, considerando a ISE, a ser utilizada na prática. Para a realização da pesquisa, foi escolhida uma edificação residencial localizada em Águas Claras – DF. As medições de recalque e a prova de carga já haviam sido realizadas e serviram de parâmetros para as análises numéricas. Para complementação do estudo foi realizada a previsão de recalque pelo método de Poulos e Davis (1980) de forma a comparar os resultados obtidos pelas análises dos softwares aos resultados obtidos pela previsão e pelo monitoramento de recalques, para as situações da análise convencional e da análise considerando a ISE. Como resultados comparativos foram apresentados os esforços nos pilares antes e após a ISE para toda a prumada da edificação e os resultados de deformação nos elementos de fundação. Para o caso em questão, foram constatados os efeitos da ISE na edificação, os quais atingiram apenas os primeiros pavimentos, sendo a maior variação do esforço normal (Fz) de 0,7 kN para o P216 ao final do 2º pavimento, a maior variação do momento em x (Mx), de -118,3 kN.m para o P216 ao final do 1º pavimento e a maior variação para o momento em y (My), de -0,7 kN.m para o P221 ao final do 1º pavimento. No caso dos recalques, os resultados se aproximaram mais aos do monitoramento de recalques após a ISE, porém a média da variação relativa ainda foi alta, atingindo -38,9%. / On civil engineering professional practice, the use of simplify methods that do not consider soil-structure interaction (SSI) is a predominant factor for project executions. To consider fixed supports for structure calculation, disregarding loading process and building rigidity for soil deformation do not represents real behavior in constructions. In experimental areas, the use of monitoring techniques for settlements and loading tests practice offers, parameters acquisition for more complete analyses obtaining a behavioral estimation of the foundation that has been monitored. All this associated to numerical methods application, such as, Finite Element Methods (FEM), Boundary Elements Methods (BEM) and Hybrid Methods allow to consider on soil-structure modeling the interaction between elements and to analyze the SSI influence on the global building behavior. Knowing the importance of the soil- structure interaction, this work aims to perform a study, by means of iterative process between CAD/TQS programs and GARP, in order to verify the SSI influence on the stresses and foundations settlements, as well as, perform a back-analysis in order to approach the settlements results obtained by analysis of settlements results measured by monitoring settlements with the purpose of suggesting a numerical methodology, considering the SSI, to be used in practice. To accomplish these analysis it was chosen a residential building localized in Águas Claras – DF. Settlement measurements and loading test had been executed and served as parameters for numerical analyses. To complement the analysis was perform a settlement prediction by Poulos and Davis (1980) method to compare the results obtained by software analysis from those obtained on the prediction. As comparative results were presented pile stresses before and after the SSI for the whole plumb line on the building strain results on the building elements. In the present case, SSI effects were identify, however, reaching just the firsts building levels, it is the largest variation of the normal force (Fz) was 0.7 kN to the P216 at the end of the 2nd floor, the largest variation of the x moment (Mx), -118.3 kN.m to the P216 to the end of the 1st floor and the largest variation for the y moment (My), -0.7 kN.m to the P221 to the end of the 1st floor. For settlements, the results were closer to the monitoring settlements after SSI, however, the average relative change is still high, reaching -38.9%.

Orientador : Prof. Dr. Luiz Alkimin de Lacerda / Coorientador : Prof. Dr. André Pacheco de Assis / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 13/05/2016 / Inclui referências : f. 146-151 / Área de concentração / Resumo: Avaliar a estabilidade de um túnel escavado em rocha é algo que demanda um vasto conhecimento, haja vista as incertezas inerentes às propriedades mecânicas e geométricas do maciço. Um dos parâmetros fundamentais para este tipo de análise são as tensões in-situ, pois, durante a escavação, alterações no campo de deformações do maciço são geradas e novas tensões surgem, podendo impactar diretamente na estabilidade da escavação. Além disso, outro fator importante no estudo de escavação em rocha é o conjunto de descontinuidades, pois são elas que conduzem a deformabilidade, a resistência e a permeabilidade de um maciço. Ademais, podem induzir anisotropia no plano de ruptura do maciço rochoso. Para isso, é importante adotar um critério de ruptura adequado visando a segurança do empreendimento. Diante desse contexto, o presente trabalho visa apresentar a formulação de elementos de contorno para meios isotrópicos e anisotrópicos para avaliar o estado de tensões e deformações de um maciço rochoso. A adoção por este método deu-se pela vantagem de poder aplicá-lo em domínios infinitos. Para avaliação da estabilidade, adotou-se o critério de Hoek-Brown onde o parâmetro que representa a perturbação devido ao fogo é introduzido por uma variação linear na qual limita a distância máxima para ocorrência de ruptura num maciço rochoso. Devido às incertezas dos parâmetros de entrada para compor a modelagem de um maciço, um modelo probabilístico utilizando o Método de Monte Carlo é incorporado ao código implementado. Para incluir os efeitos da presença de uma descontinuidade num maciço, formulações da mecânica do contato, com aderência e separação, são introduzidas por meio da inserção de sub-regiões. Para isso, um processo iterativo incluindo passos de carga foi introduzido com o intuito de observar a evolução da área de ruptura numa escavação submetida a um estado de tensões iniciais. A validação do código deu-se por meio de soluções analíticas para problemas conhecidos. Ao comparar os resultados obtidos para os casos isotrópicos e anisotrópicos, conclui-se que nem sempre a modelagem em meio isotrópico é uma alternativa conservadora na análise na estabilidade de um túnel. Com relação à modelagem de múltiplas sub-regiões, em meio anisotrópico, os resultados para o caso de interfaces completamente aderidas foram convincentes. Para os casos com possibilidade de abertura de uma descontinuidade cuja validação deu-se por meio de um modelo de mecânica da fratura, os resultados obtidos foram satisfatórios e limitados pelos recursos computacionais disponíveis. Em suma, o código implementado mostrou um grande potencial para análise de estabilidade de túneis escavados em rocha. Palavras-chave: Mecânica das Rochas. Método dos Elementos de Contorno. Anisotropia. Tensões Iniciais. Descontinuidades. / Abstract: To evaluate the stability of a tunnel excavated in rock is something that requires a great knowledge considering the uncertainties inherent to the mechanical and geometrical properties of the rock mass. One of the fundamental parameters for this type of analysis are the in situ stresses, since, during the excavation, changes in the strain field of rock mass are generated and new stresses arise, which can directly impact on the stability of the excavation. Furthermore, another important factor in the study of rock excavation is the group of discontinuities, who lead the deformability, strength and permeability of a rock mass. Moreover, they can induce anisotropy in the rock mass failure plan. Thus, it is important to adopt an appropriate failure criterion aiming at the security of the excavation. In this context, this work presents a formulation of the boundary element method for isotropic and anisotropic media to assess the state of strains and stresses within a rock mass. The adoption of this method was due to its modeling advantages when applied to infinite domains. To evaluate the stability, the Hoek-Brown criterion was adopted where the parameter representing the mass disturbance due to fire is introduced by a linear function with a fixed range limiting the maximum distance for occurring rupture of the rock mass. Due the uncertainties of input parameters, for modeling of the rock mass, a probabilistic model using the Monte Carlo method is incorporated into the implemented code. To include the effects of the presence of discontinuities in rock mass, mechanical contact formulations with stick and separation conditions are introduced by insertion of subregions. For this, an iterative process including load steps was introduced in order to observe the evolution of the rupture area in an excavation under an initial state of stress. The code was validated by analytical solutions of known problems. By comparing the results obtained for the isotropic and anisotropic cases, it is concluded that modeling with isotropic medium condition is not always a conservative alternative in the stability analysis of a tunnel. With respect to modeling with multiple subregions in an anisotropic medium, the results for the case of completely bonded interfaces were convincing. For cases with the possibility of opening discontinuities, validated by means of a fracture mechanics simple model, results were satisfactory and limited by the available computational resources. In summary, the implemented code showed great potential for stability analysis of tunnel excavations in rock. Keywords: Rock Mechanics. Boundary Element Method. Anisotropy. Initial Stress. Discontinuities

Resumo: Com o desenvolvimento da engenharia, tambem se desenvolveram metodos para resolucao de problemas relacionados a essa ciencia aplicada. Dada a dificuldade de obtencao de solucoes analiticas para as equacoes diferenciais que regem muitos problemas fisicos, surgiu a necessidade de se desenvolver metodos numericos para resolver esses problemas, ainda que de maneira aproximada. Com o desenvolvimento da informatica, as simulacoes numericas, entre elas o Metodo dos Elementos de Contorno (MEC), se tornaram uma poderosa ferramenta nas solucoes dos diversos problemas da engenharia. Para este trabalho, tendo em vista o exposto, foi desenvolvida uma formulacao do MEC para a solucao de problemas de propagacao de calor em dominios unidimensionais. Devido a utilizacao da solucao fundamental da estatica, uma integral de dominio, cujo integrando e igual ao produto da solucao fundamental com a derivada primeira do potencial em relacao ao tempo, aparece nas equacoes do MEC. Como a integral de dominio e mantida nas equacoes, essa formulacao e denominada MEC-D (onde a letra D esta representando o dominio). Alem da formulacao tradicional MEC-D, uma nova formulacao do MEC, baseada em uma ponderacao do tipo colocacao por subdominios, e proposta. Para validacao dos resultados, quatro exemplos sao apresentados e comparados com suas solucoes analiticas. Uma nova sera apresentada neste trabalho: considerando que as funcoes u e q possuem variacao linear no tempo, a equacao do MEC-D e integrada no intervalo de tempo [ tn , n 1 t ƒy ], gerando a formulacao designada MEC-T. Para as analises numericas foram desenvolvidos codigos computacionais em linguagem Fortran 2003.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-10-16T15:27:00Z No. of bitstreams: 1 154073.pdf: 2521313 bytes, checksum: 7cebc8e4b8976c9dbc95207cba08a835 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-16T15:27:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 154073.pdf: 2521313 bytes, checksum: 7cebc8e4b8976c9dbc95207cba08a835 (MD5) Previous issue date: 1980-09 / Este trabalho trata da aplicação do Método dos Elementos de Contorno aos problemas de campo com domínio tridimensional isótropo, em regime permanente, governados pela equação de Poisson. Inicialmente, são descritos o problema e o método para, em seguida, apresentar-se a aplicação propriamente dita do método, seu desenvolvimento e um programa em linguagem FORTRAN para computadores B-6700 que sistematiza a solução proposta. A título de ilustração, são efetuadas aplicações do modelo desenvolvido a problemas de transferência de calor e de fluxo de água nos solos com as características previstas (regime permanente e meio isótropo). Em apêndice, inclui-se o manual de utilização do programa, bem como, uma listagem do mesmo. / This work deals with the application of the Boundary Element Method to the potencial problems which bear an isotropic three-dimensional domain, are in permanent regime and are governed by Poisson's Equation. The problem and the method are described at first. Then the application of the method and its development are followed by the description of a FORTRAN program for B-6700 computer, which sistematizes the proposed solution. For illustration purposes, applications of the developed model to problems of Heat Transfer, and of Water Flow in Soil with anticipated characteristics (permanent regime and isotropic environment) are presented. A detailed instruction for program utilization and its print-out are shown in the appendix.

Resumo

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-10-13T21:01:56Z No. of bitstreams: 1 2014_AfonsoBarrosDiasJunior.pdf: 853110 bytes, checksum: 7c0fad03aaa022355cc88a4d1628b298 (MD5) / Approved for entry into archive by Tania Milca Carvalho Malheiros(tania@bce.unb.br) on 2014-10-14T20:19:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AfonsoBarrosDiasJunior.pdf: 853110 bytes, checksum: 7c0fad03aaa022355cc88a4d1628b298 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-14T20:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AfonsoBarrosDiasJunior.pdf: 853110 bytes, checksum: 7c0fad03aaa022355cc88a4d1628b298 (MD5) / Este trabalho apresenta o Método de Elementos de Contorno Rápidoom Expansões em Multipólos (MECMP) para análise de problemas de elasticidade plana. Nessa abordagem, as soluções fundamentais são expandidas em série de Taylor. Utiliza-se a estrutura hierárquica de árvore para agrupar os elementos próximos e distantes do ponto fonte. Integração dos elementos próximos ao ponto fonte são tratadas de maneira convencional, aplicando o Método dos Elementos de Contorno (MEC), enquanto a expansão em série de Taylor são usadas para integração de elementos distantes do ponto fonte. São apresenta-dos exemplos numéricos para estudar a precisão e a eficiênia da formulação do MECMP. Estes resultados demonstram o potencial para resolver problemas elásticos em duas dimensões usando o MECMP. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a Fast Multipole Boundary Element Method (FMBEM)for large-sale analysis of plane elastiproblems. Integral equations for planeelastic problems are written in aomplex form. Fundamental solutions are ex-panded into Taylor series and the integration on far elements are writtenonsi-dering loations of element and expansion point. A hierarhial tree strutureis assembled in order to group near and far elements do ponto fonte. Inte-gration of near elements is treated by the diret appliation of the BoundaryElement Method (BEM) while fast multipole expansion is used for integrationof far element do ponto fonte. Numerial examples are presented to study theauray and e_ieny of the fast multipole boundary element. These results demonstrate the potential of the fast multipole boundary element for solvinglarge-sale plane elastic problems.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Kathryn Cardim Araujo (kathryn.cardim@gmail.com) on 2009-10-20T16:29:48Z No. of bitstreams: 1 SandroDScFullProteted.pdf: 1666527 bytes, checksum: 3ce1af4e1f9426dfd4e82333f144b99e (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-05T17:54:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 SandroDScFullProteted.pdf: 1666527 bytes, checksum: 3ce1af4e1f9426dfd4e82333f144b99e (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-05T17:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SandroDScFullProteted.pdf: 1666527 bytes, checksum: 3ce1af4e1f9426dfd4e82333f144b99e (MD5) Previous issue date: 2007-06 / Nos equipamentos usados na engenharia aeroespacial, na construção civil e na indústria nuclear, entre outras, as trincas ou os defeitos devem ser analisados com bastante cuidado. Determinada a trinca, existe a possibilidade, com o auxílio da Mecânica da Fratura, de se avaliar a vida útil, ou o número de ciclos de carga, que a estrutura ainda pode suportar com segurança. Por outro lado, as técnicas de ensaio para a determinação precisa de trincas em estruturas podem ser caras, principalmente se a opção for o uso do Raio-X - que é o mais eficiente entre os ensaios não-destrutivos. Algoritmos numérico-computacionais podem ser de grande auxílio para a determinação de trincas e para o cálculo dos parâmetros da Mecânica da Fratura, como o Fator de Intensidade de Tensão, que podem servir de auxílio no estudo da propagação de trincas. Este trabalho apresenta algumas formulações com aplicações do Método dos Elementos de Contorno para o cálculo do Fator de Intensidade de Tensão e para a determinação da existência de trincas fechadas simples ou múltiplas em chapas. Para determinar trincas, a formulação apresentada associa as respostas do Método dos Elementos de Contorno com a resposta de sensores piezelétricos em campos de tensão elásto-estáticos ou elásto-dinâmicos. As aplicações limitam-se a chapas usadas na indústria aeroespacial com ou sem reforçadores. Os algoritmos numérico-computacionais propostos foram implementados em códigos base do Método do Elemento de Contorno e do Método do Elemento de Contorno Dual. Através de uma série de exemplos, estes algoritmos foram testados e revelam-se eficientes tanto para o cálculo do Fator de Intensidade de Tensão bem como para a determinação da presença de trincas em chapas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In equipments used in the aerospace engineering, in civil construction, and in the nuclear industry, among other, cracks or defects should be analyzed with great care. Once a crack is detected, it is possible, with the help of Fracture Mechanics, to make the evaluation of the crack, and, consequently, to assess the lifetime, or the number of loading cycles, the equipment or structure with the crack can still undertake with safety. On the other hand, the non-destructive techniques for the accurate determination of cracks in structures can be very expensive, mainly if the option chosen is the X-Ray examination, which is the most efficient among the non-destructive tests. Numerical-computational algorithms can be of great assistance in the determination of cracks and in the calculation of the Fracture Mechanics parameters, like the Stress Intensity Factor, employed in the evaluation of the crack propagation. This work presents several formulations making use of the Boundary Element Methods for the calculation of the Stress Intensity Factor and also for the determination of simple or multiple closed cracks. To detect cracks, the formulation presented associates the answers of the Boundary Element Method with the answers of piezoelectric sensors in elastostatic or elastodynamic stress fields. The formulations presented in this work are limited to stiffened or without stiffener plates which are typically used in the aerospace industry. The numerical-computational algorithms proposed were implemented in basic codes of Boundary Element or Dual Boundary Element Methods. Throughout a series of examples, these algorithms were tested and confirmed to be efficient for the calculation of the Stress Intensity Factor as well as for the determination of the closed cracks in plates.