[pt] O Método Estendido dos Elementos Finitos (XFEM) consiste em uma
técnica para modelagem explícita de fraturas. Este método carrega toda a estrutura
do método dos elementos finitos e baseia-se no Método da Partição da Unidade. O
método tem como essência a adição de funções de enriquecimento ao campo dos
deslocamentos contínuos, de modo a representar descontinuidades no modelo. O
referido método permite a inserção da fratura no modelo de forma independente
da malha e apresenta a grande vantagem de não requerer a atualização da mesma à
medida que a fratura se propaga. Neste trabalho, foi desenvolvida uma
implementação do XFEM para análises bidimensionais de propagação de fraturas
com base na Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE). Essa implementação
foi feita para o programa ABAQUS através da sub-rotina UEL. A propagação da
fratura ocorre de forma automática em um único processamento. O critério de
propagação da fratura adotado baseia-se nos fatores de intensidade de tensão.
Estes, por sua vez, tem seus cálculos efetuados com uso da integral de interação
na forma de domínio equivalente. Utiliza-se o critério da máxima tensão
tangencial para determinação da direção de propagação. O modelo foi aplicado à
análise de propagação de fraturas em estruturas com material quase-frágil.
Obtiveram-se excelentes resultados na predição da trajetória de propagação da
fratura, comprovando a aplicação vantajosa do XFEM na modelagem de fraturas
em Modo I e em modo misto de carregamento em estruturas. / [en] The Extended Finite Element Method (XFEM) is a powerful technique for
the explicit modeling of fractures. This method has the background of the Finite
Element Method and is based on the Partition Unity Method. The essential idea of
the method is the addition of enrichment functions to the displacement field
approximation for the representation of the discontinuities in the model. The crack
geometry is modeled independently of the mesh and remeshing with crack growth
is unnecessary. This thesis presents an ABAQUS implementation of XFEM
through the UEL subroutine for two-dimensional analysis of fracture propagation
following the Linear Elastic Fracture Mechanics theory. Fracture propagation
occurs in an automatic procedure. The fracture criterion is based on the stress
intensity factors. The domain form of the interaction integral was used for the
computation of the stress intensity factors and the maximum circumferential stress
criterion was used to determine the fracture propagation direction. The model was
applied to the analysis of the propagation of fractures in structures of quasi-brittle
material. The implementation shows good results in the prediction of the fracture
propagation trajectories and proves the efficiency of the XFEM in Mode I and
mixed mode fracture analyzes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:25699 |
| Date | 29 January 2016 |
| Creators | PATRICK ANDERSON BAHIA VIEIRA DA SILVA |
| Contributors | DEANE DE MESQUITA ROEHL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
Page generated in 0.0098 seconds