Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1
270331.pdf: 4181606 bytes, checksum: 294a3671fc2767ff569bb49e4686c801 (MD5) / Nesta tese, é proposto um elemento finito bidimensional de casca capaz de avaliar o problema da não-linearidade material (hiperelasticidade) e geométrica de uma dada estrutura, de forma precisa e acurada, submetida a grandes deslocamentos e rotações. Para isso, são utilizados elementos finitos obtidos a partir da descrição cinemática corrotacional (CR), que está baseada na separação explícita dos movimentos de corpo rígido (translações e rotações) dos movimentos deformacionais. Como ponto de partida, o elemento é derivado no contexto da formulação de deformação deviatória natural (ANDES), da formulação corrotacional de elemento ndependente (EICR) e dos métodos de Newton e do comprimento de arco proposto por Felippa e seus colaboradores. O intuito é fazer uso de um elemento finito linear de casca capaz de descrever corretamente os fenômenos físicos e adaptá-lo ao comportamento dos materiais hiperelásticos. Foi escolhida a hiperelasticidade em particular devido à certa simplicidade de suas equações constitutivas se comparadas com não-linearidades mais severas como emmodelos elastoplásticos, viscoplásticos ou viscoelásticos. E, ainda, por ser um modelo versátil, pois pode ser empregado para descrever além de análises tipicamente de engenharia, problemas relacionados com bioengenharia (tecido humano). Para avaliar, e assim, validar o elemento proposto, resultados provinientes de soluções numéricas de outros elementos de casca, tanto 2D quanto 3D encontrados na literatura, e soluções analíticas são comparados com o elemento CR. É mostrado que o modelo proposto, além de convergir rapidamente, apresenta resultados coerentes com os apresentados na literatura e em soluções analíticas. / This thesis proposes a shell finite element for the nonlinear geometrical and material analysis of structures. The proposed model accounts for large displacements and rotations and employs the corotational formulation (CR) in order to describe the kinematic motion, which is decomposed into a rigid body (translational and rotational) motion and a pure deformation motion. As starting point, the Assumed Natural Deviatoric Strain (ANDES), the Element Independent Corotational (EICR), the Newton-Raphson method and the arc-length method proposed by Felippa and co-workers are derived and used. The aimof thework is to develop a linear shell element which is capable to describe the deformation of hyperelastic materials subjected to large displacements and rotations. As a potential application one may consider the modeling of human skin behavior, an so on. In order to investigate the of the proposed numerical procedures and to validate the hyperelasticmodels implemented in this thesis one solves a set of problems and compare the results with known analytical and numerical solutions presented in the literature.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/93414 |
| Date | 24 October 2012 |
| Creators | Belo, Ivan Moura |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Alves, Marcelo Krajnc, Silva, William Taylor Matias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | xxxii, 185 p.| il., tabs., grafs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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