Técnicas Avançadas de Elementos Finitos para Simulação de Propagação de Fraturas em Meios Ortotrópicos e Heterogêneos

• Processo: 24/06917-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Nathan Shauer
• Beneficiário: Nathan Shauer
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo (FEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Mecânica da fratura Método dos elementos finitos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Materiais heterogêneos | Materiais ortotrópicos | Mecânica da Fratura | Método dos Elementos Finitos Generalizados | Método Phase-field | Propagação de Fratura | Método dos Elementos Finitos

Resumo

A propagação de fraturas apresenta desafios significativos em diversas indústrias. A modelagem desse problema é complexa especialmente em casos de materiais ortotrópicos e heterogêneos. Dois modelos amplamente utilizados são o modelo discreto, que trata a fratura como uma descontinuidade no material, e o modelo Phase-field, que utiliza um campo escalar para representar o fraturamento. Cada modelo possui vantagens e desvantagens, e a escolha depende do problema específico. Para a modelagem de fraturas discretas, são necessários modelos adicionais para lidar com fenômenos como nucleação e propagação. Já o modelo Phase-field é capaz de capturar esses fenômenos naturalmente, mas requer alta capacidade computacional e refinamento de malha. Diversas técnicas de discretização espacial, como o Método dos Elementos Finitos, Método dos Elementos de Contorno e Método dos Elementos Finitos Generalizados têm sido aplicadas para resolver problemas de fratura. O Método dos Elementos Finitos Generalizado é particularmente interessante, pois permite o enriquecimento do espaço de aproximação e não impõe restrições na geração de malhas. Neste projeto, propõe-se comparar o modelo de fratura discreta discretizado pelo Método dos Elementos Finitos Generalizados com o Método de Phase-field utilizando o Método dos Elementos Finitos para a simulação de propagação de fraturas em meios ortotrópicos e heterogêneos. No processo, propõe-se também o desenvolvimento de novas tecnologias relacionadas aos métodos de simulação, como a extração de fatores de intensidade de tensão e o uso de adaptatividade de malha. (AU)