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Desenvolvimento de modelo hipoplástico aplicável a carregamentos cíclicos. / Development of a hypoplastic model applicable to cyclic loading.

Costa, Marcelo Saad Taulois da 27 June 2017 (has links)
Modelos constitutivos são relações matemáticas entre grandezas físicas que buscam descrever o comportamento dos materiais quando submetidos a ações externas. A hipoplasticidade é um modelo constitutivo desenvolvido para solos a partir de uma modificação da equação hipoelástica. Este modelo tem como principais características a existência de uma única equação constitutiva e o seu caráter não linear, o que lhe confere a propriedade de introduzir deformações irreversíveis desde o início das ações externas. Neste trabalho são estudados dois novos modelos desenvolvidos com o objetivo de melhorar as previsões para carregamentos cíclicos. O primeiro, denominado hipoplasticidade estendida, é caracterizado pela introdução de superfícies de memória e uma nova equação constitutiva específica para o recarregamento. O segundo modelo, a hipoplasticidade cíclica, é uma modificação deste último onde são introduzidos fatores capazes de modificar as superfícies de memória. Os novos modelos são primeiramente aplicados em situações teóricas para verificar sua aplicabilidade. Posteriormente, utilizando dados experimentais, é feita sua calibração e aplicação para então compararem-se as previsões teóricas com os resultados experimentais. Verifica-se que os novos modelos contemplam avanços significativos na previsão do comportamento dos solos sob carregamentos cíclicos. Para permitir um número maior de simulações foi desenvolvida uma planilha eletrônica com a capacidade de representar quantos ciclos sejam desejados, efetuar a alteração dos parâmetros do solo durante a calibração do modelo de maneira fácil e rápida, assim como visualizar para cada um dos intervalos se foi utilizada a equação geral ou a específica do recarregamento. / Constitutive models are mathematical relationships between physical quantities that approximate the behavior of materials when subjected to external actions. Hypoplasticity is a constitutive model developed for soils from a modification of the hypoelastic equation. The main features of this model are the existence of a unique constitutive equation and its nonlinear character, which gives it the property of introducing irreversible deformation from the beginning of external actions. In this work two new models developed in order to improve the predictions of cyclic loading are studied. The first one, which is called extended hypoplacity, has as its main feature the addition of a memory surface and the introduction of a new equation specific for reloading. The second model, cyclic hypoplasticity, which is a modification of this last one, is characterized by the introduction of factors that are capable of modifing the memory surfaces. The new models are first checked in theoretical situations to verify their applicability. Subsequently, using experimental data, the models are calibrated, applied, and then compared to experimental results. The new models include significant advances in predicting soil behavior under cyclic loading. To allow a larger number of simulations, a spreadsheet was developed with the following abilities: simulate as many cycles as are desired; easy to change soil\'s parameters during the calibration phase; and display for each of the intervals which of the equations was used.
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Desenvolvimento de modelo hipoplástico aplicável a carregamentos cíclicos. / Development of a hypoplastic model applicable to cyclic loading.

Marcelo Saad Taulois da Costa 27 June 2017 (has links)
Modelos constitutivos são relações matemáticas entre grandezas físicas que buscam descrever o comportamento dos materiais quando submetidos a ações externas. A hipoplasticidade é um modelo constitutivo desenvolvido para solos a partir de uma modificação da equação hipoelástica. Este modelo tem como principais características a existência de uma única equação constitutiva e o seu caráter não linear, o que lhe confere a propriedade de introduzir deformações irreversíveis desde o início das ações externas. Neste trabalho são estudados dois novos modelos desenvolvidos com o objetivo de melhorar as previsões para carregamentos cíclicos. O primeiro, denominado hipoplasticidade estendida, é caracterizado pela introdução de superfícies de memória e uma nova equação constitutiva específica para o recarregamento. O segundo modelo, a hipoplasticidade cíclica, é uma modificação deste último onde são introduzidos fatores capazes de modificar as superfícies de memória. Os novos modelos são primeiramente aplicados em situações teóricas para verificar sua aplicabilidade. Posteriormente, utilizando dados experimentais, é feita sua calibração e aplicação para então compararem-se as previsões teóricas com os resultados experimentais. Verifica-se que os novos modelos contemplam avanços significativos na previsão do comportamento dos solos sob carregamentos cíclicos. Para permitir um número maior de simulações foi desenvolvida uma planilha eletrônica com a capacidade de representar quantos ciclos sejam desejados, efetuar a alteração dos parâmetros do solo durante a calibração do modelo de maneira fácil e rápida, assim como visualizar para cada um dos intervalos se foi utilizada a equação geral ou a específica do recarregamento. / Constitutive models are mathematical relationships between physical quantities that approximate the behavior of materials when subjected to external actions. Hypoplasticity is a constitutive model developed for soils from a modification of the hypoelastic equation. The main features of this model are the existence of a unique constitutive equation and its nonlinear character, which gives it the property of introducing irreversible deformation from the beginning of external actions. In this work two new models developed in order to improve the predictions of cyclic loading are studied. The first one, which is called extended hypoplacity, has as its main feature the addition of a memory surface and the introduction of a new equation specific for reloading. The second model, cyclic hypoplasticity, which is a modification of this last one, is characterized by the introduction of factors that are capable of modifing the memory surfaces. The new models are first checked in theoretical situations to verify their applicability. Subsequently, using experimental data, the models are calibrated, applied, and then compared to experimental results. The new models include significant advances in predicting soil behavior under cyclic loading. To allow a larger number of simulations, a spreadsheet was developed with the following abilities: simulate as many cycles as are desired; easy to change soil\'s parameters during the calibration phase; and display for each of the intervals which of the equations was used.
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A instabilidade de perfis formados a frio em situação de incêndio. / Buckling of cold-formed steel in fire.

Pierin, Igor 07 October 2011 (has links)
A utilização de perfis formados a frio na construção civil tem sido motivada pela elevada eficiência estrutural, expressa pela relação entre capacidade resistente e peso, e pela facilidade de fabricação, caracterizada pela possibilidade de produção de elementos com diferentes seções transversais. Devido à alta esbeltez dos elementos que os constituem, o projeto desses perfis, à temperatura ambiente ou em situação de incêndio, é governado pelos fenômenos de instabilidade local, distorcional e global. O objetivo dessa Tese é o desenvolvimento de ferramentas computacionais que possibilitem a avaliação do comportamento estrutural de pilares de aço formados a frio em situação de incêndio. Para esse fim são desenvolvidos dois programas de computador. O primeiro programa, denominado de ATERM, tem o objetivo de determinar o campo de temperaturas em regime transiente, de estruturas bidimensionais formadas por qualquer material, submetidas a qualquer curva temperatura-tempo de incêndio, com base no método dos elementos finitos. A esse programa acopla-se o programa ATERM-DIM para o dimensionamento em regime plástico de vigas de aço continuamente travadas, em situação de incêndio. Resultados obtidos do ATERM são comparados aos obtidos do programa sueco de computador Super Tempcalc. O segundo programa, denominado de INSTAB, realiza análises lineares e não lineares de estabilidade de perfis formados a frio, considerando as instabilidades local, global e distorcional, empregando o método das faixas finitas splines, para material elastofrágil, considerando a redução das propriedades mecânicas devido à temperatura. Valores de esforços resistentes obtidos pelo programa INSTAB são comparados aos determinados por meio do programa comercial de elementos finitos ANSYS, o qual considera o comportamento elastoplástico do material, e a resultados obtidos por meio de um método simplificado de dimensionamento de perfis formados a frio em situação de incêndio, proposto pelo autor para fins de normatização brasileira. Essa comparação permite avaliar o efeito da elastoplasticidade nos perfis axialmente comprimidos. Pretende-se, com base neste estudo, fornecer subsídios para o desenvolvimento de procedimentos para a verificação estrutural de perfis formados a frio em situação de incêndio. / The use of cold-formed steel profile in construction has increased because of its high efficiency, expressed as the ratio between load capacity and weight, and ease of manufacturing, characterized by the possibility of production of elements with different cross sections. Due the high slenderness ratio of the sections elements, the design of these profiles, either at room temperature or in case of fire, is determined by local, distortional and global buckling phenomena. The aim of this Thesis is to develop computational tools that allow the assessment of the structural behavior of cold-formed steel columns in fire. For this purpose, two softwares are developed. The first one, called ATERM, allows determining the temperature field under transient analysis of two-dimensional structures formed by any material, subjected to any time-temperature fire curve, and is based on the finite element method. This software interacts with another program, ATERM-DIM, used for plastic design of lateral restrained beams steel in fire. Results of ATERM are compared to those obtained from the Swedish software Super Tempcalc. The second program, named INSTAB, can perform linear and nonlinear stability studies of cold formed profiles, taking into account the local, distortional and global buckling, by means of the splines finite strip method for elastofragile material, considering the reduction of mechanical properties caused by the increase in temperature. Resistant values obtained by the INSTAB software are compared with results from the commercial finite element program ANSYS, which considers the plastic behavior of the material and also with results obtained by means of a simplified method for design of cold-formed profiles in fire, proposed by the author for the Brazilian fire standard. This comparison allows analyzing the effect of elastoplasticity in columns of cold-formed steel. Another objective of this study is to provide background for the development of procedures for the structural analysis of cold formed profiles in fire.
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Uma contribuição para o estudo das deformações residuais proporcionadas pelo processo de usinagem por fresamento. / A contribution for residual deformation study originated by the face milling machining process.

Rodrigues, Marcelo Acacio 13 February 2009 (has links)
A operação de fresamento de faceamento tem como objetivo proporcionar superfícies planas isentas de deformação residual na seção transversal da peça usinada. Por outro lado, as evidências apresentadas neste trabalho demonstram que tal deformação existe e seu comportamento pode ser relacionado com grandezas tecnológicas como o tipo de ferramenta utilizada, a velocidade de avanço e de corte do processo além das propriedades mecânicas e metalúrgicas do material da peça.Foram realizados ensaios de fresamento de faceamento, em condições convencionais de usinagem, em duas superligas, sendo uma a base de níquel e outra a base de cobalto, além de uma liga de titânio. As relações de avanço por faca, ângulo de hélice e velocidade de corte foram manipuladas com o objetivo de se avaliar as deformações residuais sob diferentes taxas de deformação. Os corpos de prova foram avaliados em seu estado deformado e através de microscopia eletrônica de varredura, foi possível junto da modelagem matemática, concluir que a hipótese de deformação plana na seção transversal da peça é válida, e esta poderá ser avaliada através do uso da teoria de Slip Lines. O comportamento plástico do material foi avaliado através da teoria de Slip Lines com a implementação do modelo constitutivo Johnson-Cook, enquanto a estimativa de força no processo de usinagem foi feita com o uso da teoria da zona de planos de cisalhamentos paralelos modificada, conforme P.L.B Oxley e Lee e Shaffer. Os diversos pontos apresentados nesta tese que formam o conceito de contribuição foram identificados ao longo do texto, inclusive uma nova abordagem sobre a área de corte de uma fresa com canal helicoidal, bem como as críticas voltadas à definição do ângulo inicial do plano de cisalhamento e da temperatura para obtenção das tensões. A plasticidade do contínuo foi o principal aspecto tanto para estimar as tensões bem como para avaliar as deformações, seja no cavaco bem como na peça. O índice de plastificação do material se demonstrou como principal fator para uma reavaliação da proposta de P.L.B Oxley e, o entendimento de como as demais propriedades mecânicas associadas à este índice influenciam na deformação plana residual e demais condições de equilíbrio de tensões durante a usinagem são sugeridas para complementar o entendimento e uso desta contribuição. / The face milling operation purpose is providing flat machined surfaces free from residual strains at the cross section of the workpiece. On the other hand, the evidences presented in this thesis are enough to demonstrate that the strain exists and its behavior can be related to technical measurements such as the cutting tool helical profile, the feed rate, the cutting speed beyond the materials mechanical and metallurgical properties. Several face milling operation under conventional cutting conditions onto two super alloys have been performed. A nickel base alloy and a cobalt base were observed. A titanium base alloy has also been observed. The feed rate, the rake angle and the cutting speed were manipulated aiming the evaluation of the residual strains under different strain rates. The specimen has been evaluated in its strained condition throughout the use of scanning electronic microscopy. Furthermore with the mathematical modeling it has been possible to conclude that the residual strain at the cross sectional surface is supportable and the strained profile can be evaluated through the use of the Slip Line Field plasticity theory. The plastic behavior of the material has been evaluated with the Slip Line Field plasticity theory with the Johnson-Cook´s constitutive material´s model. The cutting force estimation has used the modified parallel shear plane zone machining model assured by P.L.B. Oxley and an ancient Slip Line solution presented by Lee and Shaffer. All of the details of this thesis which collaborate with the contribution concept have been pointed out along this research, especially the derivation of the helical area profile as well as the criticism related with the shear plane initial value definition and temperature estimation. The continuum plasticity has been the main aspect to evaluate the stresses and also the strains in the workpiece and also at the chip. The materials strain hardening index is main point for a new evaluation of the P.L.B Oxley machining model, and the understanding of how the mechanical properties related with this index influence the residual plane strain and the other convergence conditions of strain during the machining are suggested in order to build up the understanding of this contribution.
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Análise de grandes deformações e plasticidade por meio de elementos finitos isoparamétricos

Landau, Luiz 09 1900 (has links)
Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-06T17:53:27Z No. of bitstreams: 1 144359.pdf: 1347545 bytes, checksum: 5d70aa4d9d8a8ed4ad2e04ce3d236964 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T17:53:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 144359.pdf: 1347545 bytes, checksum: 5d70aa4d9d8a8ed4ad2e04ce3d236964 (MD5) Previous issue date: 1976-09 / Através do método dos elementos finitos, analisa-se o comportamento não-linear de problemas de grandes deformações e plasticidade. Tanto para a formulação Lagrangeana como para a Euleriana, aproxima-se o contínuo por elementos isoparamétricos quadráticos, e a análise de estado plano de tensão e deformação, e de sólidos de revolução é efetuada. Para a solução de problemas de estruturas de superfície, como placas e cascas, degenerou-se elementos tridimensionais quadráticos obtendo-se com este procedimento resultados bastantes satisfatórios. As soluções de vários exemplos são discutidas e comparadas, e algumas conclusões apresentadas. / Through the finite element method, the non-linear behavior of problems involving large deformation and plasticity is analysed. Both for Lagrangian and Eulerian formulation, the continuous is approximated by quadratic isoparametric elements, and the analysis of plane stress, plane strain and revolution solids is effected. For the solution of surface structural problems, such as plates and shells, quadratic tridimensional elements were degenerated and quite satisfactory results were obtained with this procedure. The solutions to various examples are discussed and compared, and certain conclusions are presented.
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Comportamento termoelástico transiente em meios seccionalmente homegêneos

Tenenbaum, Roberto Aizik 07 1900 (has links)
Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-26T15:04:27Z No. of bitstreams: 1 139453.pdf: 1499399 bytes, checksum: e1adade3a50e3b69e9f394ae83fb48e9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-26T15:04:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 139453.pdf: 1499399 bytes, checksum: e1adade3a50e3b69e9f394ae83fb48e9 (MD5) Previous issue date: 1975-07 / Determina-se o transiente de temperatura desenvolvido após o acoplamento de um cilindro circular oco, previamente aquecido, com outro maciço, de material diferente. Obtém-se em seguida o campo de tensões principais supondo um processo quase estático e um comportamento termoelástico linear dos materiais. Um caso de pré-aquecimento levando a uma condição inicial de temperatura não uniforme foi comparado com o caso uniforme quanto à possibilidade de ocorrência de plastificação durante o resfriamento e quanto a tensão residual de fretagem. / The temperature transiente after the coupling of a pre-heated hollow cylinder with a solid one of different material is determined. The principal stresses field is then obtained suposing a quasi-static process anda linear thermoelastic behaviar of the materials. One case of pre-heating leading to a non-uniform initial temperature field was compared with the uniform one with respect to shrinkage efficiency and the possibility of yelding of the material during the cooling process.
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Uma contribuição para o estudo das deformações residuais proporcionadas pelo processo de usinagem por fresamento. / A contribution for residual deformation study originated by the face milling machining process.

Marcelo Acacio Rodrigues 13 February 2009 (has links)
A operação de fresamento de faceamento tem como objetivo proporcionar superfícies planas isentas de deformação residual na seção transversal da peça usinada. Por outro lado, as evidências apresentadas neste trabalho demonstram que tal deformação existe e seu comportamento pode ser relacionado com grandezas tecnológicas como o tipo de ferramenta utilizada, a velocidade de avanço e de corte do processo além das propriedades mecânicas e metalúrgicas do material da peça.Foram realizados ensaios de fresamento de faceamento, em condições convencionais de usinagem, em duas superligas, sendo uma a base de níquel e outra a base de cobalto, além de uma liga de titânio. As relações de avanço por faca, ângulo de hélice e velocidade de corte foram manipuladas com o objetivo de se avaliar as deformações residuais sob diferentes taxas de deformação. Os corpos de prova foram avaliados em seu estado deformado e através de microscopia eletrônica de varredura, foi possível junto da modelagem matemática, concluir que a hipótese de deformação plana na seção transversal da peça é válida, e esta poderá ser avaliada através do uso da teoria de Slip Lines. O comportamento plástico do material foi avaliado através da teoria de Slip Lines com a implementação do modelo constitutivo Johnson-Cook, enquanto a estimativa de força no processo de usinagem foi feita com o uso da teoria da zona de planos de cisalhamentos paralelos modificada, conforme P.L.B Oxley e Lee e Shaffer. Os diversos pontos apresentados nesta tese que formam o conceito de contribuição foram identificados ao longo do texto, inclusive uma nova abordagem sobre a área de corte de uma fresa com canal helicoidal, bem como as críticas voltadas à definição do ângulo inicial do plano de cisalhamento e da temperatura para obtenção das tensões. A plasticidade do contínuo foi o principal aspecto tanto para estimar as tensões bem como para avaliar as deformações, seja no cavaco bem como na peça. O índice de plastificação do material se demonstrou como principal fator para uma reavaliação da proposta de P.L.B Oxley e, o entendimento de como as demais propriedades mecânicas associadas à este índice influenciam na deformação plana residual e demais condições de equilíbrio de tensões durante a usinagem são sugeridas para complementar o entendimento e uso desta contribuição. / The face milling operation purpose is providing flat machined surfaces free from residual strains at the cross section of the workpiece. On the other hand, the evidences presented in this thesis are enough to demonstrate that the strain exists and its behavior can be related to technical measurements such as the cutting tool helical profile, the feed rate, the cutting speed beyond the materials mechanical and metallurgical properties. Several face milling operation under conventional cutting conditions onto two super alloys have been performed. A nickel base alloy and a cobalt base were observed. A titanium base alloy has also been observed. The feed rate, the rake angle and the cutting speed were manipulated aiming the evaluation of the residual strains under different strain rates. The specimen has been evaluated in its strained condition throughout the use of scanning electronic microscopy. Furthermore with the mathematical modeling it has been possible to conclude that the residual strain at the cross sectional surface is supportable and the strained profile can be evaluated through the use of the Slip Line Field plasticity theory. The plastic behavior of the material has been evaluated with the Slip Line Field plasticity theory with the Johnson-Cook´s constitutive material´s model. The cutting force estimation has used the modified parallel shear plane zone machining model assured by P.L.B. Oxley and an ancient Slip Line solution presented by Lee and Shaffer. All of the details of this thesis which collaborate with the contribution concept have been pointed out along this research, especially the derivation of the helical area profile as well as the criticism related with the shear plane initial value definition and temperature estimation. The continuum plasticity has been the main aspect to evaluate the stresses and also the strains in the workpiece and also at the chip. The materials strain hardening index is main point for a new evaluation of the P.L.B Oxley machining model, and the understanding of how the mechanical properties related with this index influence the residual plane strain and the other convergence conditions of strain during the machining are suggested in order to build up the understanding of this contribution.
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A instabilidade de perfis formados a frio em situação de incêndio. / Buckling of cold-formed steel in fire.

Igor Pierin 07 October 2011 (has links)
A utilização de perfis formados a frio na construção civil tem sido motivada pela elevada eficiência estrutural, expressa pela relação entre capacidade resistente e peso, e pela facilidade de fabricação, caracterizada pela possibilidade de produção de elementos com diferentes seções transversais. Devido à alta esbeltez dos elementos que os constituem, o projeto desses perfis, à temperatura ambiente ou em situação de incêndio, é governado pelos fenômenos de instabilidade local, distorcional e global. O objetivo dessa Tese é o desenvolvimento de ferramentas computacionais que possibilitem a avaliação do comportamento estrutural de pilares de aço formados a frio em situação de incêndio. Para esse fim são desenvolvidos dois programas de computador. O primeiro programa, denominado de ATERM, tem o objetivo de determinar o campo de temperaturas em regime transiente, de estruturas bidimensionais formadas por qualquer material, submetidas a qualquer curva temperatura-tempo de incêndio, com base no método dos elementos finitos. A esse programa acopla-se o programa ATERM-DIM para o dimensionamento em regime plástico de vigas de aço continuamente travadas, em situação de incêndio. Resultados obtidos do ATERM são comparados aos obtidos do programa sueco de computador Super Tempcalc. O segundo programa, denominado de INSTAB, realiza análises lineares e não lineares de estabilidade de perfis formados a frio, considerando as instabilidades local, global e distorcional, empregando o método das faixas finitas splines, para material elastofrágil, considerando a redução das propriedades mecânicas devido à temperatura. Valores de esforços resistentes obtidos pelo programa INSTAB são comparados aos determinados por meio do programa comercial de elementos finitos ANSYS, o qual considera o comportamento elastoplástico do material, e a resultados obtidos por meio de um método simplificado de dimensionamento de perfis formados a frio em situação de incêndio, proposto pelo autor para fins de normatização brasileira. Essa comparação permite avaliar o efeito da elastoplasticidade nos perfis axialmente comprimidos. Pretende-se, com base neste estudo, fornecer subsídios para o desenvolvimento de procedimentos para a verificação estrutural de perfis formados a frio em situação de incêndio. / The use of cold-formed steel profile in construction has increased because of its high efficiency, expressed as the ratio between load capacity and weight, and ease of manufacturing, characterized by the possibility of production of elements with different cross sections. Due the high slenderness ratio of the sections elements, the design of these profiles, either at room temperature or in case of fire, is determined by local, distortional and global buckling phenomena. The aim of this Thesis is to develop computational tools that allow the assessment of the structural behavior of cold-formed steel columns in fire. For this purpose, two softwares are developed. The first one, called ATERM, allows determining the temperature field under transient analysis of two-dimensional structures formed by any material, subjected to any time-temperature fire curve, and is based on the finite element method. This software interacts with another program, ATERM-DIM, used for plastic design of lateral restrained beams steel in fire. Results of ATERM are compared to those obtained from the Swedish software Super Tempcalc. The second program, named INSTAB, can perform linear and nonlinear stability studies of cold formed profiles, taking into account the local, distortional and global buckling, by means of the splines finite strip method for elastofragile material, considering the reduction of mechanical properties caused by the increase in temperature. Resistant values obtained by the INSTAB software are compared with results from the commercial finite element program ANSYS, which considers the plastic behavior of the material and also with results obtained by means of a simplified method for design of cold-formed profiles in fire, proposed by the author for the Brazilian fire standard. This comparison allows analyzing the effect of elastoplasticity in columns of cold-formed steel. Another objective of this study is to provide background for the development of procedures for the structural analysis of cold formed profiles in fire.
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Kinematically exact elastoplastic analysis of steelo rods with compact cross sections. / Análise elastoplástica cinematicamente exata de barras de aço com seção transversal compacta.

Sousa, Yuri Teixeira e 19 September 2017 (has links)
In this work, we present the formulation and implementation of two elastoplastic constitutive equations for kinematically exact thin-walled rod models. The first uses the fact that first order strains due to cross sectional shear stresses and warping are considered to formulate a small strains three-dimensional elastoplastic constitutive model. Given the kinematical hypothesis of non-deformability of the cross section in the projection of its plane, we may also assume that plastic deformations may occur due only to the cross sectional normal stresses, thereby allowing us to formulate a second, simple one-dimensional framework. Our approach adopts a standard additive decomposition of the strains together with a linear elastic relation for the elastic part of the deformation. Both ideal plasticity and plasticity with (linear) isotropic hardening are considered. The models have a computational implementation within a finite element thin-walled rod model and, following the kinematics adopted, we implement this equation on models with consideration of the warping of the cross sections, having 7 degrees of freedom. The formulation and implementation presented is validated by the analysis of problems known in the literature and comparison of the results. We believe that simple elastoplastic models combined with robust thin-walled rod finite element may be a useful tool for the analysis of thin-walled rod structures, such as, e.g., steel structures. / Neste trabalho, apresentamos a formulação e implementação de duas equações constitutivas elastoplásticas simples para modelos de barra de parede fina cinematicamente exatos. O primeiro usa o fato de deformações de primeira ordem devido a esforço cortante na seção transversal e empenamento serem considerados para formular um modelo constitutivo elastoplástico tridimensional para pequenas deformações. Dada a hipótese cinemática de não deformabilidade da seção transversal da barra na projeção de seu plano, podemos também assumir que deformações plásticas ocorrem devido apenas às tensões normais à seção transversal, nos permitindo formular um segundo modelo unidimensional simples. Nossa abordagem adota uma decomposição aditiva padrão das deformações com uma relação elástica linear para a parte elástica das deformações. Tanto plasticidade ideal quanto plasticidade com encruamento isótropo (linear) são considerados. Os modelos resultantes têm uma implementação computacional com elementos finitos de barras e, de acordo com a cinemática adotada, implementamos esta equação com consideração do empenamento das seções transversais, possuindo 7 graus de liberdade. A formulação e implementação apresentadas são validadas pela análise de problemas conhecidos na literatura e comparação dos resultados. Acreditamos que modelos elastoplásticos simples combinados com um elemento finito de barras robusto podem ser uma ferramenta útil para a análise de estruturas reticuladas como, por exemplo, estruturas de aço.
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Kinematically exact elastoplastic analysis of steelo rods with compact cross sections. / Análise elastoplástica cinematicamente exata de barras de aço com seção transversal compacta.

Yuri Teixeira e Sousa 19 September 2017 (has links)
In this work, we present the formulation and implementation of two elastoplastic constitutive equations for kinematically exact thin-walled rod models. The first uses the fact that first order strains due to cross sectional shear stresses and warping are considered to formulate a small strains three-dimensional elastoplastic constitutive model. Given the kinematical hypothesis of non-deformability of the cross section in the projection of its plane, we may also assume that plastic deformations may occur due only to the cross sectional normal stresses, thereby allowing us to formulate a second, simple one-dimensional framework. Our approach adopts a standard additive decomposition of the strains together with a linear elastic relation for the elastic part of the deformation. Both ideal plasticity and plasticity with (linear) isotropic hardening are considered. The models have a computational implementation within a finite element thin-walled rod model and, following the kinematics adopted, we implement this equation on models with consideration of the warping of the cross sections, having 7 degrees of freedom. The formulation and implementation presented is validated by the analysis of problems known in the literature and comparison of the results. We believe that simple elastoplastic models combined with robust thin-walled rod finite element may be a useful tool for the analysis of thin-walled rod structures, such as, e.g., steel structures. / Neste trabalho, apresentamos a formulação e implementação de duas equações constitutivas elastoplásticas simples para modelos de barra de parede fina cinematicamente exatos. O primeiro usa o fato de deformações de primeira ordem devido a esforço cortante na seção transversal e empenamento serem considerados para formular um modelo constitutivo elastoplástico tridimensional para pequenas deformações. Dada a hipótese cinemática de não deformabilidade da seção transversal da barra na projeção de seu plano, podemos também assumir que deformações plásticas ocorrem devido apenas às tensões normais à seção transversal, nos permitindo formular um segundo modelo unidimensional simples. Nossa abordagem adota uma decomposição aditiva padrão das deformações com uma relação elástica linear para a parte elástica das deformações. Tanto plasticidade ideal quanto plasticidade com encruamento isótropo (linear) são considerados. Os modelos resultantes têm uma implementação computacional com elementos finitos de barras e, de acordo com a cinemática adotada, implementamos esta equação com consideração do empenamento das seções transversais, possuindo 7 graus de liberdade. A formulação e implementação apresentadas são validadas pela análise de problemas conhecidos na literatura e comparação dos resultados. Acreditamos que modelos elastoplásticos simples combinados com um elemento finito de barras robusto podem ser uma ferramenta útil para a análise de estruturas reticuladas como, por exemplo, estruturas de aço.

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