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Previous issue date: 2016-10-03 / A new finite element method is proposed for mixed variational formulation by use of the hybridization technique and of the adding of several stabilization mechanisms to the classical Galerkin methods applied to the elasticity problems. The method is designed by hibridization technique of the classical dual mixed formulation applied to the element level, adding various least-squares residual terms of the locally governing equations and of the interelement continuity conditions of the fields.
The residual terms are added without violating the consistency condition of the methods and include mesh-parameter dependent coefficients. The method is designed to enhance stability in a better norm, adding features such as: flexibility in the choice of the approximation spaces, including equal-order interpolation, by adding residual stabilization terms; improvement of the convergence rate of the dual variables, using mixed formulation; very efficient solver with global system assembled with Lagrange multiplier (hybridized variable) only via static condensation; robustness to solver problems with non smooth fields and internal limits, including discontinuous fields (e.g. cracks), typical features of Galerkin discontinuous; possibility of easily handling local enrichment with polynomial (p-adaptivity) and non polynomial functions in different elements; and under certain conditions we have local conservation.
The stability of the methods is proved and various numerical experiments are provided to show the features listed above, including convergence rates, stability and accuracy. The method is applied the several problems of plane stress, plane strain and axisymmetric solid, including the cases of compressible elasticity, Girkmann problem and linear elastic fracture. / Um método de elementos finitos baseado na formulação mista hibridizada e estabilizada aplicado a problemas de elasticidade é proposto. O método é construído pela hibridização, no nível do elemento, da formulação mista dual clássica de Galerkin com a adição de vários termos de resíduos de mínimos quadrados das equações que governam o problema localmente e resíduos de mínimos quadrados das equações de continuidade interelemento.
Os termos de resíduos são adicionados de forma a não violar a consistência do método e incluem coeficientes dependentes do parâmetro de malha h. O método é projetado para melhorar a estabilidade em normas mais fortes, adicionando características, tais como: flexibilidade nas escolhas dos espaços de aproximação, incluindo igual ordem, através dos termos de estabilização; melhora da taxa de convergência das variáveis duais, usando métodos mistos; uma estratégia de solver mais eficiente (menor custo computacional) com a montagem do sistema global apenas no multiplicador de Lagrange (variável hibridizada) via condensação estática; robustez do método na solução de problemas com campos não suaves e problemas limites, incluindo campos descontínuos, característica típica de métodos de Galerkin descontínuo; facilidade para implementar processos de enriquecimento local com funções polinomiais (p-adaptatividade) e não polinomiais em diferentes elementos; e sob determinadas condições, obtenção de conservação local.
A estabilidade dos métodos é provada e experimentos numéricos são realizados para demonstrar as características elencadas anteriormente, incluindo taxas de convergência, estabilidade e exatidão. Os métodos são aplicados a diversas classes de problemas em estado plano de tensão e deformação e sólido axissimétrico, incluindo elasticidade compressível, problema de Girkmann e fratura elástica linear.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede-server.lncc.br:tede/264 |
| Date | 03 October 2016 |
| Creators | Santos, Geraldo José Belmonte dos |
| Contributors | Loula, Abimael Fernando Dourado, Guerreiro, João Nisan Correia, Loula, Abimael Fernando Dourado, Toledo, Elson Magalhães, Carmo, Eduardo Gomes Dutra do, Rochinha, Fernando Alves |
| Publisher | Laboratório Nacional de Computação Científica, Programa de Pós-Graduação de Modelagem Computacional, LNCC, Brasil, Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do LNCC, instname:Laboratório Nacional de Computação Científica, instacron:LNCC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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