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Amortissement non-linéaire des structures sandwichs à matériau d'âme en fibres enchevêtrées / Nonlinear damping of sandwich structures with entangled fibre core materialPiollet, Elsa 26 September 2014 (has links)
Les structures sandwichs sont largement utilisées dans le domaine de l’aéronautique et de l’espace du fait de leur bon rapport rigidité sur masse. Cependant, leur amortissement doit être amélioré pour le confort des utilisateurs et la durabilité des structures. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’amortissement apporté à une structure sandwich par l’utilisation d’un matériau d’âme récemment développé. Ce matériau est fabriqué à base de fibres de carbone enchevêtrées, réticulées avec de la résine époxy. Le matériau enchevêtré-Réticulé est d’abord étudié seul. Les mesures expérimentales montrent un comportement dépendant de l’amplitude et de l’historique de sollicitation, et indépendant de la fréquence. Un modèle d’hystérésis est développé pour décrire les boucles contrainte-Déformation mesurées. L’étude théorique d’une structure à un degré de liberté permet de détailler l’effet des différentes composantes de ces boucles sur la réponse dynamique. Le matériau est ensuite inclus dans une poutre sandwich. Un modèle de vibrations de poutres sandwichs en flexion est proposé pour inclure un comportement non-Linéaire dissipatif du matériau d’âme. Une étude expérimentale est menée sur des poutres sandwichs, montrant un amortissement très supérieur à celui apporté par un matériau d’âme classique comme le nid d’abeille. Les simulations réalisées avec le modèle de poutre sandwich et le modèle d’hystérésis permettent de bien capturer les phénomènes non-Linéaires observés. A la fin de l’étude, une utilisation mixte d’un matériau d’âme en nid d’abeille et d’un matériau d’âme enchevêtré-Réticulé est proposée afin d’obtenir un bon amortissement pour un faible ajout de masse. / Sandwich structures are widely used in aerospace applications for their very good stiffness to weight properties. However, the damping properties of these structures have to be improved for user comfort and structural durability. The aim of this thesis is to study how the use of a recently developped core material can increase damping in sandwich structures. This material is made with entangled carbon fibres cross-Linked with epoxy resin. The entangled-Cross-Linked material is first studied separately. Experimental measurements show that the behavior depends strongly on strain amplitude and excitation history, while it depends weakly on frequency. A hysteresis model is developed to describe measured stress-Strain loops. A single-Degree-Of-Freedom structure containing the material is studied theoretically to show the effect of the different parts of the hysteresis loops on the steadystateand transient responses. The material is then included in a sandwich beam. A model for the bending vibrations of a sandwich beam is developped to include any nonlinear nonconservative behavior of the core material. Sandwich beams are then studied experimentally, showing a much higher damping than for classical core materials such as honeycomb. Simulations made with the sandwich beam model and the hysteresis loop model capture well the observed nonlinear phenomena. At the end of the study, a mixed use of honeycomb and entangled-Cross-Linked core materials is proposed, in order to obtain a high level of damping without adding much weight to the structure.
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Desenvolvimento de ferramentas computacionais para análise de interação fluido-estrutura incluindo não linearidade geométrica / Development of computational tools for fluid-structure interac- tion analysis including geometrical nonlinearityAlmeida, Felipe Schaedler de January 2012 (has links)
Esse trabalho trata da análise computacional de problemas aeroelásticos. Os casos de interesse envolvem escoamentos compressíveis em torno de estruturas de cascas de materiais compósitos laminados. A solução do problema de interação fluido- estrutura é conduzida por meio do esquema particionado denominado improved serial staggered procedure (ISS), o que permite a utilização de algoritmos independentes para a análise de cada componente do sistema. Um elemento triangular plano com três nós destinado à análise de cascas de materiais compósitos laminados é obtido com base na formulação de dois elementos de alta performance desenvolvidos para a análise de membranas e de placas. A flexibilidade ao corte transversal, a ausência de travamento por razão de aspecto em problemas com flexão no plano da casca são características do elemento. A análise dinâmica não linear é realizada através do procedimento corrotacional de conservação aproximada de energia (AECCP) que foi implementado com base na formulação corrotacional independente de elemento (element independent CR formulation – EICR). Essa abordagem permite que problemas transientes com grandes rotações e forte não linearidade geométrica sejam integrados por longos períodos de tempo, mantendo a estabilidade, a precisão e a eficiência da solução. A simulação do escoamento é realizada através do método explícito de Taylor-Galerkin de dois passos utilizando elementos finitos tetraédricos em malhas não estruturadas para a discretização espacial. As equações governantes do escoamento são dadas segundo a formulação lagrangeana-euleriana arbitrária (ALE), permitindo que malhas móveis sejam empregadas na análise dos problemas aeroelásticos. Um método simples e eficiente é adotado para a movimentação da malha do fluido com base na distância do nó às superfícies de contorno do escoamento. A utilização de malhas não coincidentes na discretização do fluido e da estrutura é possibilitada pelo emprego do esquema de projeção nodal para a transferência de informações entre os meios na região de interface. A apresentação, implementação e verificação de cada componente da ferramenta de análise é realizada independentemente graças à natureza do esquema de solução particionado. Por fim são analisados problemas de interação fluido-estrutura, onde as respostas obtidas são comparadas com resultados experimentais e numéricos de outros autores. Também são propostos e analisados novos problemas envolvendo estruturas de compósitos laminados. / This work deals with computational analysis of aeroelastic problems, specifically those related to compressible flows around laminated composite shell structures. The fluid- structure problem is solved by a partitioned scheme called improved serial staggered procedure (ISS), allowing to use independent algorithms for the analysis of each system component. A 3-node triangular flat element for laminated composite shells is obtained based on the formulation of two high performance plate and membrane elements. Shear flexibility and no aspect ratio locking on in-plane bending problems are some of the element characteristics. The nonlinear dynamic analysis is performed using the approximately energy conserving corotational procedure (AECCP), which is implemented based on the element independent corotational formulation (EICR). This approach enables long time transient problems with strong nonlinearities and large rotations to be efficiently solved while keeping stability and accuracy. The flow simulation is performed by the explicit two step Taylor-Galerkin method employing tetrahedral finite elements in unstructured meshes for the space discrezation. The flow governing equations are given in arbitrary lagrangian-eulerian formulation, enabling aeroelastic simulations with moving meshes. A simple and efficient method is adopted to move the fluid mesh based on the distance of each node to the boundary surfaces. Transference of information between non-matching fluid and structure meshes are performed by the node-projection scheme. Each component of the aeroelastic analysis tool is independently presented, implemented and verified due to the partitioned nature of the scheme adopted for the solution of the coupled system. Some aeroelastic problems are analyzed and results are compared to other experimental and numerical works. New problems of aeroelastic analysis of laminated composite structures are proposed and solved.
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Comportamento estático tridimensional de vigas submetidas a carregamentos no topo de torção e traçãoSánchez, Santiago Jordan Granados January 2017 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Juan Pablo Julca Avila / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2017. / Este trabalho de mestrado tem como principal objetivo o desenvolvimento de um código computacional para análise estática tridimensional de vigas longas submetidas a cargas de torção e tração. Para tal, um elemento de viga espacial de Euler, com pequenas deformações, foi desenvolvido usando a abordagem corrotacional. Um esquema para o tratamento das rotações finitas foi implementado baseando-se em pseudovetores e quaternions. As configurações de equilíbrio foram obtidas com base em dois esquemas incrementais iterativos: o método de Newton Raphson versão total e o método de comprimento de arco cilíndrico com controle de carga e deslocamento. Critérios de convergência baseados em deslocamentos, energia de deformação e força residual foram considerados. Foram simuladas vigas espaciais retas com imperfeições geométricas submetidas a carregamentos combinados de torção e compressão, obtendo-se resultados comparativos satisfatórios. Simulações com imposição de deslocamentos no topo de uma viga curva em catenária também foram realizadas e comparadas satisfatoriamente. O código computacional desenvolvido é capaz de construir / This master's work has as main purpose the development of a computational code for three-dimensional static analysis of slender beams subjected to torsional and tensile loads. For this, an Euler space beam element with small deformations was developed using the corrotational approach. A scheme for the finite rotations treatment was implemented based on pseudovectors and quaternions. The equilibrium configurations were obtained based on two iterative incremental schemes: the Newton Raphson method total version and the cylindrical arc length method with load and displacement control. Convergence criteria based on displacements, strain energy and residual force were taken into account. Direct spatial beams with geometric imperfections subjected to combined loading of torsion and compression were simulated in order to obtain satisfactory comparative results. Simulations with imposition of displacements on top of a curved catenary beam were also performed and compared satisfactorily. This computational code is able to construct slender beam equilibrium configurations until the beginning of the stability loss.
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Polidimensionalidade da narrativa fílmica contemporânea: não-linearidade, transnacionalização e transmídia / Poly-dimensionality of the contemporary narrative cinema: nonlinearity, transnacionalization, transmediaRaquel Timponi Pereira Rodrigues 10 September 2009 (has links)
A digitalização das mídias e a influência da tecnologia ocasionaram a difusão de um novo modelo de cinema, conjunto complexo de mudanças pautadas na lógica econômica e em um processo de cognição específico. Nesse contexto, na nova disposição do cinema, observa-se uma transformação no processo narrativo fílmico para além de novos formatos e conteúdos audiovisuais. Para investigar o fenômeno da polidimensionalidade do conceito da narrativa no cinema contemporâneo, a presente dissertação realiza uma análise qualitativa de exemplos significativos do cinema comercial, considerando a não-linearidade, a transnacionalização, a transmídia, além de destacar a vertente da multiplicidade narrativa, da polidimensionalidade, no cinema experimental e nas instalações artísticas. Como recorte do objeto de pesquisa, optou-se pela análise do filme Slumdog Millionaire (2008), nos itens transnacionalização e não-linearidade; dos filmes Watchmen (2009) e Batman (The Dark Knight, 2008), como franquias de transmídia; além da multiplicidade do cinema experimental What we will e instalações. O critério de seleção dos filmes foi o destaque que obtiveram nas respectivas categorias nos últimos dois anos, nas grandes bilheterias do cinema comercial pelos sites Filme B e The Internet Movie Database / The digitalization of media and the influence of technology lead to the difusion of a new type of cinema, a complex set of changes related to specific logics of economics and to specific processes of cognition. In this context, in the new organization of cinema, it is possible to behold the process of filmic narrative changing into new formats and new audiovisual content. In order to investigate the phenomenon of the poly-dimensionality of the concept of narrative in the contemporary cinema, the present thesis performs a qualitative analysis of significative examples of the commercial cinema, taking into consideration the concepts of nonlinearity, transnationalization and transmedia. It also highlights the aspects of narrative multiplicity and poly-dimensionality in experimental cinema and installation art. In order to exemplify the research object, the thesis analyzes the movie Slumdog Millionaire (2008), in which concerns transnationalization and nonlinearity; both the movies Watchmen (2008) and Batman (The Dark Knight, 2008), as transmedia franchises; besides approaching the multiplicity of the experimental cinema piece What we will and some installation art pieces. The criterion for the selection of the movies was their good results in theaters for their respective categories in the last two years, according to the websites Filme B and The Internet Movie Database.
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Contrôle santé des structures composites : génération de délaminages par choc laser et quantification par apprentissage machine / Structural Health Monitoring of composite structures : LASER shock delamination generation and machine learning-based quantificationGhrib, Meriem 07 December 2017 (has links)
Dans ce travail, nous abordons la quantification de dommage de type délaminage dans des stratifiés en CFRP. Le problème de quantification est transformé en un problème de classification multiclasses au sens de l'apprentissage statistique. Chaque classe correspond à une certaine sévérité de dommage. Le modèle de machine à vecteurs de support (SVM) est utilisé pour effectuer la classification. Généralement, des descripteurs de dommage basés sur une utilisation directe des signaux mesurés (SBF) sont utilisés pour apprendre les modèles décisionnels. Dans ce travail, nous nous basons sur l'hypothèse qu'un dommage génère nécessairement une part de non linéarité dans la réponse dynamique de la structure et nous investiguons la pertinence de l'utilisation de descripteurs de dommage basés sur un modèle non linéaire (NMBF) pour améliorer les performances du modèle décisionnel. Les NMBF proposés sont calculés en se basant sur le modèle de Hammerstein en parallèle identifié avec un signal de type "sweep exponentiel". Une réduction de dimension du vecteur des caractéristiques en utilisant l'ACP est également conduite et son effet sur les performances du processus de quantification suggéré est étudié. L'approche de quantification proposée a été testée et validée en utilisant des résultats de simulation puis des résultats expérimentaux obtenus sur des plaques composites en CFRP équipées d'éléments piézoélectriques et contenant diverses sévérités de délaminage. Les dommages de type délaminage ont été générés au sein des échantillons de manière calibrée et réaliste à l'aide de la technique du choc LASER et plus particulièrement du choc LASER symétrique. Nous avons démontré expérimentalement que cette configuration de choc LASER est une alternative efficace aux méthodes classiques de génération de dommage telles que les impacts classiques et les patches de Téflon, permettant une meilleure calibration du dommage en type, profondeur et taille. / In this work, we approach delamination quantification in Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminates as a classification problem whereby each class corresponds to a certain damage extent. A Support Vector Machine (SVM) is used to perform multi-class classification task. Classically, Signal Based Features (SBF) are used to train SVMs when approaching SHM from a machine learning perspective. In this work, starting from the assumption that damage causes a structure to exhibit nonlinear response, we investigate whether the use of Nonlinear Model Based Features (NMBF) increases classification performance. NMBF are computed based on parallel Hammerstein models which are identified with an Exponential Sine Sweep (ESS) signal. Dimensionality reduction of features vector using Principal Component Analysis (PCA) is also conducted in order to find out if it allows robustifying the quantification process suggested in this work. The proposed quantification approach was first tested and validated using simulation results. Thereafter, experimental results on CFRP composite plates equipped with piezoelectric elements and containing various delamination severities are considered for demonstration. Delamination-type damage is introduced into samples in a calibrated and realistic way using LASER Shock Wave Technique (LSWT) and more particularly symmetrical LASER shock configuration. We have experimentally demonstrated that such a configuration of LASER shock is an effective alternative to conventional damage generation techniques such as conventional impacts and Teflon inserts since it allows for a better calibration of damage in type, depth and size.
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Dinâmica do acoplamento de dois osciladores caóticos de Rössler / Dynamic of the coupling between two chaotic Rössler oscillatorsPrants, Willian Tiago 26 July 2012 (has links)
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Previous issue date: 2012-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we analyze the dynamics of two continuous time models: (i) the Rössler model, a model for the Lorenz system, composed by a set of three differential equations of first order, autonomous, and has only one nonlinearity and (ii) the model of two coupled chaotic Rössler oscillators, built by the linear coupling between two Rössler systems and controlled by two coupling parameters Є e θ, which correspond to intensity and symmetry of the coupling. For the first model, we find analytically the equilibrium points and analyzed by the method of Routh-Hurwitz, their stability. We construct numerically the parameters space a × b, a × c and c × b identifying the regions of chaotic regime and detect typical periodic structures immersed in these regions. For the second model, we construct numerically the parameter space for the coupling parameters Є e θ, and we find a periodic region immersed in chaos characterizing the effect of suppression of chaos. By analyzing the second largest Lyapunov exponent we detect a hiperchaotic region. For both models we use bifurcation diagrams to analyze the periodic structures and to determine the routes to chaos / Neste trabalho analisamos a dinâmica de dois modelos a tempo contínuo: (i) o modelo de Rössler, um modelo para o sistema de Lorenz, composto pelo conjunto de três equações diferenciais, de primeira ordem, autônomo e que apresenta apenas uma não-linearidade e (ii) o modelo de dois osciladores caóticos de Rössler acoplados, construído pelo acoplamento linear entre dois sistemas de Rössler e controlado por dois parâmetros de acoplamento Є e θ, que correspondem a intensidade e simetria de acoplamento. Para o primeiro modelo, encontramos analiticamente os pontos de equilíbrio e analisamos, através do método de Routh-Hurwitz, suas
estabilidades. Construímos numericamente os espaços de parâmetros a × b, a × c e c × b identificando as regiões de regime caótico e detectamos estruturas periódicas típicas imersas nessas regiões. Para o segundo modelo, construímos numericamente o espaço de parâmetros para os parâmetros de acoplamento Є e θ, e encontramos uma região periódica imersa em caos, caracterizando o efeito de supressão de caos. Analisando o segundo maior expoente de Lyapunov detectamos uma larga região hipercaótica. Para ambos os modelos usamos diagramas de bifurcação para analisar as estruturas periódicas e determinar as rotas para o caos.
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Polidimensionalidade da narrativa fílmica contemporânea: não-linearidade, transnacionalização e transmídia / Poly-dimensionality of the contemporary narrative cinema: nonlinearity, transnacionalization, transmediaRaquel Timponi Pereira Rodrigues 10 September 2009 (has links)
A digitalização das mídias e a influência da tecnologia ocasionaram a difusão de um novo modelo de cinema, conjunto complexo de mudanças pautadas na lógica econômica e em um processo de cognição específico. Nesse contexto, na nova disposição do cinema, observa-se uma transformação no processo narrativo fílmico para além de novos formatos e conteúdos audiovisuais. Para investigar o fenômeno da polidimensionalidade do conceito da narrativa no cinema contemporâneo, a presente dissertação realiza uma análise qualitativa de exemplos significativos do cinema comercial, considerando a não-linearidade, a transnacionalização, a transmídia, além de destacar a vertente da multiplicidade narrativa, da polidimensionalidade, no cinema experimental e nas instalações artísticas. Como recorte do objeto de pesquisa, optou-se pela análise do filme Slumdog Millionaire (2008), nos itens transnacionalização e não-linearidade; dos filmes Watchmen (2009) e Batman (The Dark Knight, 2008), como franquias de transmídia; além da multiplicidade do cinema experimental What we will e instalações. O critério de seleção dos filmes foi o destaque que obtiveram nas respectivas categorias nos últimos dois anos, nas grandes bilheterias do cinema comercial pelos sites Filme B e The Internet Movie Database / The digitalization of media and the influence of technology lead to the difusion of a new type of cinema, a complex set of changes related to specific logics of economics and to specific processes of cognition. In this context, in the new organization of cinema, it is possible to behold the process of filmic narrative changing into new formats and new audiovisual content. In order to investigate the phenomenon of the poly-dimensionality of the concept of narrative in the contemporary cinema, the present thesis performs a qualitative analysis of significative examples of the commercial cinema, taking into consideration the concepts of nonlinearity, transnationalization and transmedia. It also highlights the aspects of narrative multiplicity and poly-dimensionality in experimental cinema and installation art. In order to exemplify the research object, the thesis analyzes the movie Slumdog Millionaire (2008), in which concerns transnationalization and nonlinearity; both the movies Watchmen (2008) and Batman (The Dark Knight, 2008), as transmedia franchises; besides approaching the multiplicity of the experimental cinema piece What we will and some installation art pieces. The criterion for the selection of the movies was their good results in theaters for their respective categories in the last two years, according to the websites Filme B and The Internet Movie Database.
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Desenvolvimento de ferramentas computacionais para análise de interação fluido-estrutura incluindo não linearidade geométrica / Development of computational tools for fluid-structure interac- tion analysis including geometrical nonlinearityAlmeida, Felipe Schaedler de January 2012 (has links)
Esse trabalho trata da análise computacional de problemas aeroelásticos. Os casos de interesse envolvem escoamentos compressíveis em torno de estruturas de cascas de materiais compósitos laminados. A solução do problema de interação fluido- estrutura é conduzida por meio do esquema particionado denominado improved serial staggered procedure (ISS), o que permite a utilização de algoritmos independentes para a análise de cada componente do sistema. Um elemento triangular plano com três nós destinado à análise de cascas de materiais compósitos laminados é obtido com base na formulação de dois elementos de alta performance desenvolvidos para a análise de membranas e de placas. A flexibilidade ao corte transversal, a ausência de travamento por razão de aspecto em problemas com flexão no plano da casca são características do elemento. A análise dinâmica não linear é realizada através do procedimento corrotacional de conservação aproximada de energia (AECCP) que foi implementado com base na formulação corrotacional independente de elemento (element independent CR formulation – EICR). Essa abordagem permite que problemas transientes com grandes rotações e forte não linearidade geométrica sejam integrados por longos períodos de tempo, mantendo a estabilidade, a precisão e a eficiência da solução. A simulação do escoamento é realizada através do método explícito de Taylor-Galerkin de dois passos utilizando elementos finitos tetraédricos em malhas não estruturadas para a discretização espacial. As equações governantes do escoamento são dadas segundo a formulação lagrangeana-euleriana arbitrária (ALE), permitindo que malhas móveis sejam empregadas na análise dos problemas aeroelásticos. Um método simples e eficiente é adotado para a movimentação da malha do fluido com base na distância do nó às superfícies de contorno do escoamento. A utilização de malhas não coincidentes na discretização do fluido e da estrutura é possibilitada pelo emprego do esquema de projeção nodal para a transferência de informações entre os meios na região de interface. A apresentação, implementação e verificação de cada componente da ferramenta de análise é realizada independentemente graças à natureza do esquema de solução particionado. Por fim são analisados problemas de interação fluido-estrutura, onde as respostas obtidas são comparadas com resultados experimentais e numéricos de outros autores. Também são propostos e analisados novos problemas envolvendo estruturas de compósitos laminados. / This work deals with computational analysis of aeroelastic problems, specifically those related to compressible flows around laminated composite shell structures. The fluid- structure problem is solved by a partitioned scheme called improved serial staggered procedure (ISS), allowing to use independent algorithms for the analysis of each system component. A 3-node triangular flat element for laminated composite shells is obtained based on the formulation of two high performance plate and membrane elements. Shear flexibility and no aspect ratio locking on in-plane bending problems are some of the element characteristics. The nonlinear dynamic analysis is performed using the approximately energy conserving corotational procedure (AECCP), which is implemented based on the element independent corotational formulation (EICR). This approach enables long time transient problems with strong nonlinearities and large rotations to be efficiently solved while keeping stability and accuracy. The flow simulation is performed by the explicit two step Taylor-Galerkin method employing tetrahedral finite elements in unstructured meshes for the space discrezation. The flow governing equations are given in arbitrary lagrangian-eulerian formulation, enabling aeroelastic simulations with moving meshes. A simple and efficient method is adopted to move the fluid mesh based on the distance of each node to the boundary surfaces. Transference of information between non-matching fluid and structure meshes are performed by the node-projection scheme. Each component of the aeroelastic analysis tool is independently presented, implemented and verified due to the partitioned nature of the scheme adopted for the solution of the coupled system. Some aeroelastic problems are analyzed and results are compared to other experimental and numerical works. New problems of aeroelastic analysis of laminated composite structures are proposed and solved.
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財政整頓的不對稱效果 - 追蹤資料分量迴歸之應用 / Asymmetric effects of fiscal consolidation - an application of panel data quantile regression陳彥凱, Chen, Yen-Kai Unknown Date (has links)
全球金融危機之後,在許多國家嚴重赤字之下,各界皆相當關心財政整頓效果。本文參考 Lin(2016) 的三階段方法估計動態追蹤資料分量迴歸,並使用敘事法 (narrative approach) 所建構的財政整頓衝擊變數,分析 17 個 OECD 國家 1978-2007 年跨國追蹤資料,探討財政整頓對經濟成長的影響效果。實證結果顯示財政整頓對經濟成長為負向影響,實施財政整頓會抑制產出,對一國經濟造成損害,且在經濟情勢不佳時,該負向效果更明顯。
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AnÃlise nÃo linear geomÃtrica de vigas laminadas de parede fina / Geometric nonlinear analysis of thin-walled laminated beamsLuiz AntÃnio Taumaturgo Mororà 28 June 2013 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A utilizaÃÃo de vigas laminadas de parede fina nas Engenharias AeronÃutica, Civil, MecÃnica e Naval tem crescido bastante nos Ãltimos anos, devido a suas elevadas relaÃÃes rigidez/peso e resistÃncia/peso. Esses elementos estruturais normalmente apresentam paredes finas devido à alta resistÃncia dos materiais compÃsitos. Outra caracterÃstica importante à que, mesmo sem apresentar grandes deformaÃÃes e sem que o limite elÃstico do material seja ultrapassado, estas vigas apresentam comportamento nÃo linear geomÃtrico devido à sua elevada esbeltez, acarretando em grandes deslocamentos e rotaÃÃes. Dependendo da laminaÃÃo utilizada, as vigas de materiais compÃsitos podem apresentar diversos acoplamentos entre esforÃos e deformaÃÃes, tornando a sua anÃlise bem mais complexa do que a anÃlise de vigas de material isotrÃpico. Neste trabalho, foram desenvolvidos dois elementos finitos de pÃrtico espacial para anÃlise nÃo linear geomÃtrica de vigas laminadas de parede fina. As propriedades seccionais da viga sÃo avaliadas atravÃs de teorias de vigas laminadas de parede fina apropriadas, em que desprezam-se os efeitos do empenamento e do cisalhamento transversal. Tais teorias de vigas laminadas conduzem a uma matriz constitutiva 4x4, onde diferentes nÃveis de acoplamento entre esforÃos e deformaÃÃes de viga sÃo considerados, por exemplo, pode-se obter uma matriz constitutiva diagonal ou cheia. A abordagem corrotacional independente do elemento à utilizada para o tratamento de grandes deslocamentos e rotaÃÃes de corpo rÃgido no espaÃo. No Ãmbito local, sÃo utilizados dois elementos, um baseado na teoria linear e outro na descriÃÃo Lagrangeana Total. O tratamento matemÃtico das grandes rotaÃÃes no espaÃo à realizado por meio do tensor das rotaÃÃes (fÃrmula de Rodrigues), juntamente com o conceito do pseudovetor. As implementaÃÃes dos elementos finitos propostos neste trabalho sÃo realizadas no software de cÃdigo aberto FAST. A metodologia de trabalho segue o roteiro clÃssico de mÃtodos computacionais, incluindo formulaÃÃo, implementaÃÃo, verificaÃÃo e validaÃÃo dos resultados. A verificaÃÃo à realizada atravÃs dos modelos tridimensionais de elementos finitos de casca e sÃlido desenvolvidos no software comercial ABAQUS. A validaÃÃo à realizada por meio da comparaÃÃo com resultados de ensaios experimentais encontrados na literatura. No que diz respeito à avaliaÃÃo das propriedades seccionais, pode-se verificar uma Ãtima concordÃncia entre as teorias de vigas laminadas adotadas neste trabalho e os resultados numÃricos e de ensaios experimentais, para todas as laminaÃÃes e carregamentos considerados. No caso dos elementos de pÃrtico espacial, verificou-se uma Ãtima concordÃncia entre os resultados dos elementos finitos propostos neste trabalho e os resultados analÃticos e computacionais disponÃveis na literatura. Observa-se tambÃm que o elemento baseado na descriÃÃo Lagrangeana à mais eficiente do que o elemento baseado na teoria linear no que tange à capacidade de apresentar uma resposta satisfatÃria com uma malha menos refinada. / The use of thin walled laminate beams in Aeronautical, Civil, Mechanical and Naval Enginee-
ring is increasing in the last years. This is due to their high stiffness/weight and strength/weight
ratios. Composite beams and other structural elements tend to have thin walls due to the elevated
strength of the material. Other important aspect is that, even without reaching large strains and
without overcoming the elastic limit of the material, such beams present geometric nonlinear
behavior due to high their slenderness, leading to large displacements and rotations. Depen-
ding on the composite layup, the beams of composite materials can present several couplings
between generalized stresses and strains, requiring a more complex analysis procedure when
compared to isotropic beams. In this work, two three-dimensional space frame finite elements
that can be used to analyze composite thin-walled beams subjected to geometric non-linearity
were developed. The cross-section properties of the beams are evaluated through suitable thin
walled beam theories, where the effects of the warping and transverse shear are neglected. Such
theories yield a 4x4 constitutive matrix for the laminate and different levels of coupling between
generalized stresses and strains can be considered. Depending of such couplings, the constitu-
tive matrix can either be full or diagonal. The element independent corotational approach was
used in order to consider large displacaments and rigid body rotations in space. In the local
coordinate system, two elements are used, one based on the linear strain theory and the other
on the Total Lagrangian formulation. The mathematical treatment of the large rotations in the
space is performed by means of the rotation tensor (Rodriguesâs formula) in conjunction with
the concept of the pseudovector. The computational implementations of the two finite elements
proposed in this work were done in the open source software FAST (
Finite Element Analysis
Tool
). The methodology used follows the classical steps used in computational methods, in-
cluding formulation, implementation, verification and validation of results. Such verification is
accomplished through shell and solid three-dimensional finite element models developed in the
ABAQUS commercial software. The validation is performed by means of comparison with the
experimental results found in literature. Regarding the evaluation of cross-sectional properties,
one can observe a good agreement between the laminated beam theories adopted in this work
and numerical and experimental results for all composite layups and load conditions conside-
red. In the case of space frame elements, a good agreement is obtained between the results of
finite elements proposed in this work and the analytical and computational results available in
the literature. It is also observed that the element based on the Lagrangian formulation is more
efficient than the element based on the linear theory regarding the ability to provide a satisfatory
response with a less refined mesh
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