[pt] A previsão do comportamento de materiais quase-frágeis desde o início de sua
degradação até o aparecimento de fraturas pode ser apoiada pelo o uso da mecânica
do dano contínuo. Efeitos térmicos, além de mecânicos, podem apresentar
contribuição significativa na resposta do material e da estrutura. Nesse sentido, o
acoplamento entre os distintos ramos da física descrevem a livre conversão da energia
em suas diversas formas. O presente trabalho trata do acoplamento térmico em
problemas de dano em materiais quase frágeis, em que são abordados o modelo de
dano isótropico e os critério de danificação, bem como leis de evolução do dano
térmico e mecânico. Além disso, aspectos inerentes à termodinâmica e transferência
de calor são explicitados. O efeito térmico na análise estrutural inicia-se com uma
investigação sobre os requisitos para que variações de temperatura produzam tensões
térmicas e prossegue com um estudo do efeito no material, que reduz as propriedades
de módulo de elasticidade, resistência à tração e à compressão além da energia de
fratura. No entanto, a modelagem em elementos finitos da degradação da rigidez da
estrutura devido ao processo de dano apresenta problemas de dependência da malha,
que requerem o uso de técnicas de regularização da solução. Esse tópico é também
abordado no trabalho. Exemplos numéricos demonstram os efeitos do acoplamento
termomecânico na previsão da integridade de estruturas de materias quase-frágeis. / [en] Predicting the behavior of almost brittle materials in face of material degradation up
to fracture is a topic that can be addressed with the use of continuous damage
mechanics. Thermal effects, in addition to mechanical ones, may contribute
significantly to the structural and material response. In this sense, the coupling
between the different branches of physics takes into account the free conversion of
energy in its various forms. The present work is about the thermal-mechanical
coupling in in quasi-brittle materials, in which the isotropic damage model and the
damage criteria are addressed, as well as the laws of evolution of thermal and
mechanical damage. In addition, aspects inherent to thermodynamics and heat
transfer are explained. The thermal effect in the structural analysis begins with an
investigation of the requirements for temperature variations to produce thermal
stresses and follows with a study of the effect of temperature on the material, which
affects the elasticity module, the tensile and compression strength, in addition to the
fracture energy. However, finite element modeling of stiffness degradation due to the
damage process leads to problems of dependence on the mesh, which requires the use
of regularization techniques, as addressed in this work. Numerical examples
demonstrate the effects of thermo-mechanical coupling in the assessment of structure
integrity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:58658 |
| Date | 19 April 2022 |
| Creators | ILAMES JORDAN GAMA DE MORAES |
| Contributors | DEANE DE MESQUITA ROEHL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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