The advance of the materials science has motivated the advent of composite materials
with different characteristics that assure high performance thermo-mechanical, such as the
advanced fiber reinforced composites and those that present a gradual variation in its
microstructure. Nowadays, many computational models and analytical methods are being
employed for evaluation of the behavior of such materials. An alternative technique, applied to
the steady-state thermo-mechanical analysis, which considers the coupling between
microstructure and macrostructure behaviors, is that originally denominated of Higher-Order
Theory. In this work is used the same theoretical base of the Higher-Order Theory, with a
simplification in the discretization and assembly of the system of equations. In this way, this
theory presents some similarities in relation to the finite-volume technique used in fluid
dynamics problems, reason for which is enough reasonable to adopt the denomination finitevolume
theory for this method. Besides, as a contribution of this study, it is presented a
parametric formulation that allows a larger flexibility in the mesh generation and a reduction of
the problem in relation to the number of variables, particularly appropriate for analysis of
structures with curved contour. The formulation was also extended for the accomplishment of
transient thermo-mechanical analysis. In the present study, a three-dimensional formulation of
the method is also used for the determination of the effective properties of fiber reinforced
composites and particulate materials, where comparisons were accomplished with
micromechanics simplified models and with those based on the mean field theory (selfconsistent,
Mori-Tanaka and differential scheme). Besides, there is a series of numerical
applications in bi-dimensional thermo-elastic and elastic problems, where are accomplished
verifications using analytical solutions and comparisons with the finite element method. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O avanço da ciência de materiais tem proporcionado o advento de materiais compósitos
com características peculiares que asseguram elevado desempenho termo-mecânico, tais como os
compósitos avançados reforçados por fibras e aqueles dotados de microestrutura com variação
gradual. Atualmente, muitos modelos computacionais, assim como métodos analíticos, vêm
sendo empregados para avaliação do comportamento de tais materiais. Uma técnica alternativa,
voltada à análise termo-mecânica em regime estacionário, na qual o comportamento do material
é analisado considerando-se o acoplamento entre microestrutura e macroestrutura, é aquela
originalmente denominada de Higher-Order Theory. Neste trabalho, utiliza-se a mesma base
teórica da Higher-Order Theory, com uma simplificação em termos de discretização e montagem
do sistema de equações. Neste sentido, esta teoria apresenta algumas semelhanças em relação à
técnica de volumes finitos usada em problemas de dinâmica dos fluidos, razão pela qual é
bastante razoável adotar a denominação teoria de volumes finitos para o método. Além disso,
como uma contribuição deste estudo, apresenta-se uma formulação paramétrica que permite uma
maior flexibilidade na geração da malha e uma diminuição do problema em relação ao número
de incógnitas, particularmente apropriada para análise de estruturas com contorno curvo. A
formulação também foi ampliada para possibilitar a execução de análises termo-mecânicas
transientes. No presente estudo, também é utilizada uma formulação tridimensional do método
para a determinação das propriedades efetivas de materiais compósitos reforçados por fibras e
particulados, onde foram realizadas comparações com modelos simplificados da micromecânica
e com aqueles baseados na teoria de campos médios (Auto-consistente, Mori-Tanaka e Esquema
Diferencial). Além disso, há uma série de aplicações numéricas em problemas termo-elásticos e
elásticos bidimensionais, onde são realizadas verificações a partir de soluções analíticas e
comparações com o método dos elementos finitos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/378 |
| Date | 10 February 2006 |
| Creators | Cavalcante, Márcio André Araújo |
| Contributors | Marques, Severino Pereira Cavalcanti, http://lattes.cnpq.br/5549269896669107, Roehl, Deane de Mesquita, ROEHL, D. M., Ramos Júnior, Adeildo Soares, RAMOS JÚNIOR, A. S. |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, BR, Estruturas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/378/1/Dissertacao_MarcioCavalcante.pdf, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/378/2/Dissertacao_MarcioCavalcante.pdf.txt |
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