Ferramentas numéricas para análise de estruturas considerando materiais avançados

• Processo: 20/05393-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de julho de 2020 - 30 de junho de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Humberto Breves Coda
• Beneficiário: Humberto Breves Coda
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Rodrigo Ribeiro Paccola ; Rogério Carrazedo
• Assunto(s): Análise estrutural Materiais avançados Dinâmica das estruturas Método dos elementos finitos Mecânica das estruturas Modelos matemáticos Modelagem computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Colapso progressivo de estruturas | Dinâmica de Estruturas | Elementos Finitos | Materiais Compostos | não linearidade física | não linearidade geométrica | Mecânica das Estruturas - Mecânica dos Materiais

Resumo

O desenvolvimento de novos materiais é uma atividade muito importante para a busca de novas soluções de engenharia de estruturas. Com o advento de novas técnicas de manufatura algumas classes de materiais podem ser projetadas como, por exemplo, os metamateriais, para os quais a combinação de diversos materiais na constituição de sua macro (ou micro) estrutura os leva a apresentar propriedades diferentes daquelas encontradas em materiais da natureza. Não só os metamateriais, muito em voga na atualidade, são resultados da combinação de materiais diferentes, mas, também, todos os materiais ditos compósitos. Tanto para o projeto de novos materiais, como para o entendimento adequado do comportamento de materiais compósitos, a existência de modelos físico-matemáticos e métodos numéricos dedicados são imprescindíveis. No mesmo sentido, uma boa modelagem das estruturas civis, mecânicas, aeronáuticas, navais, etc. deve ser sempre atualizada e incrementada, uma vez que novas estruturas deverão ser projetadas com novos materiais e estruturas antigas deverão ser alvo de reforços ou demolições. Esse projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de métodos numéricos para o projeto e a análise mecânica de materiais complexos (artificiais ou não), bem como de estruturas em situação crítica de colapso progressivo (intencional ou não). Nesse sentido, a modelagem apropriada dos materiais constituintes e da combinação entre os mesmos, bem como a simulação de estruturas em regime pós-crítico fazem parte dos desafios científicos e tecnológicos do projeto. Um desafio científico bem destacado desse projeto é a proposta e validação de modelo constitutivo único para a modelagem de sólidos (em regime elástico ou plástico) e fluidos viscosos, newtonianos ou não, em uma versão lagrangiana, que facilite o acoplamento multifásico dos materiais. Outra contribuição inovadora é a introdução de dispositivos numéricos de conexão entre partes de estruturas compostas por elementos estruturais de parede fina, possibilitando a análise concomitante dos comportamentos pós-críticos globais e locais de estruturas constituídas por esse tipo de elemento. Uma terceira contribuição desse projeto é a introdução de dois graus de liberdade de enriquecimento cinemático para uma precisa representação de tensões de cisalhamento em elementos de casca laminados ortorópicos simétricos ou não. O financiamento desse projeto também possibilita a continuidade das pesquisas e validação de modelos constitutivos específicos para a análise de materiais compostos por fibras e partículas imersas em matriz cimentícia, em desenvolvimento no grupo desde 2010. De forma geral, o desafio tecnológico associado à modelagem de materiais compostos e estruturas complexas é o desenvolvimento de procedimentos numéricos de acoplamentos entre os componentes materiais como o contato, a inclusão ou a geração de 'camadas limite' de materiais, incluindo-se a paralelização de diversos procedimentos computacionais, novos ou existentes. (AU)

Publicações científicas

(8)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SOARES, HENRIQUE BARBOSA; PACCOLA, RODRIGO RIBEIRO; CODA, HUMBERTO BREVES. A conjugate modal force strategy for instability analysis of thin-walled structures: an unconstrained vector positional finite element approach. LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, v. 18, n. 2, 2021. (20/05393-4, 18/19288-8)

SOARES, HENRIQUE BARBOSA; PACCOLA, RODRIGO RIBEIRO; CODA, HUMBERTO BREVES. A Box element to model semi-rigid connections in shell-based thin-walled structures analysis. ENGINEERING STRUCTURES, v. 246, NOV 1 2021. (18/19288-8, 20/05393-4)

CODA, HUMBERTO BREVES. finite strain elastoplastic model based on Flory's decomposition and 3D FEM application. COMPUTATIONAL MECHANICS, v. 69, n. 1, OCT 2021. (20/05393-4)

CODA, HUMBERTO BREVES; SANCHES, RODOLFO ANDRE KUCHE. Unified solid-fluid Lagrangian FEM model derived from hyperelastic considerations. ACTA MECHANICA, v. N/A, p. 33-pg., 2022-06-19. (20/05393-4)

CODA, HUMBERTO BREVES; BERNARDO, CAIO CESAR LA-CAVA GONSALVES; PACCOLA, RODRIGO RIBEIRO. A FEM formulation for the analysis of laminated and functionally graded hyperelastic beams with continuous transverse shear stresses. COMPOSITE STRUCTURES, v. 292, p. 17-pg., 2022-07-15. (20/05393-4)

KISHINO, RENATO TAKEO; KISHINO, VITOR HIROSHI; KUCHE SANCHES, RODOLFO ANDRE; CODA, HUMBERTO BREVES. Large strain Flory's decomposition for Lagrangian modeling of viscoleastic solids and compressive fluids. LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, v. 19, n. 4, p. 37-pg., 2022-01-01. (20/05393-4)

HUMBERTO BREVES CODA. An alternative finite strain elastoplastic model applied to soft core sandwich panels simulation. LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, v. 18, n. 6, 2021-09-27. (20/05393-4)

CODA, HUMBERTO BREVES. n alternative finite strain elastoplastic model applied to soft core sandwich panels simulatio. LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, v. 18, n. 6, 2021. (20/05393-4)