Formulações não lineares enriquecidas do Método dos Elementos de Contorno para a modelagem da propagação coesiva de fissuras

• Processo: 18/10182-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Edson Denner Leonel
• Beneficiário: Edson Denner Leonel
• Pesquisador Anfitrião: Jon Trevelyan
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Durham University (DU), Inglaterra
• Assunto(s): Métodos numéricos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Boundary Element Method | Nonlinear Fracture Mechanics | optimisation | structural reliability | Métodos Numéricos

Resumo

Este projeto de pesquisa objetiva o desenvolvimento de formulações não lineares baseadas no Método dos Elementos de Contorno (MEC) para a modelagem da propagação aleatória de fissuras em regimes de fratura e fadiga. O MEC é um método numérico preciso para a solução de problemas de fratura. Devido a não obrigatoriedade de uma malha de domínio, as concentrações de tensão na ponta da fissura são precisamente descritas. Além disso, a redução de dimensionalidade de malha proporcionada pelo MEC torna simples o processo de remalhamento durante a propagação das fissuras. No contexto de materiais fissurados, o comportamento mecânico do material na zona de processo é representado adequadamente pelo modelo coesivo. Então, forças coesivas representam a resistência residual do material ao longo desta zona. Esta abordagem de fratura será acoplada às formulações convencional e enriquecida do MEC, sendo que a última dá origem a formulação XMEC. A propagação de fissuras em sistemas estruturais não homogêneos causada por fadiga ou fratura será representada, sendo que ênfase será dedicada à modelagem da propagação de múltiplas fissuras e coalescência. A falha material é grandemente influenciada pelas aleatoriedades. Assim, os modelos não lineares do MEC serão acoplados a algoritmos de confiabilidade. Portanto, formulações mecano-probabilísticas serão desenvolvidas, as quais possibilitarão a avaliação da configuração de falha mais provável e a determinação de valores limites de carregamento levando-se em consideração cenários de incertezas. A informação associada à probabilidade de falha será utilizada na proposição de modelos de otimização. Formulações relacionadas ao Reliability Based Design Optimisation (RBDO), otimização de risco e otimização robusta para a propagação coesiva de fissuras com MEC/XMEC serão desenvolvidas. Finalmente, esta proposta pretende contribuir com o campo de aplicações do MEC. Particularmente em domínios onde o MEC é mais eficiente que outros métodos numéricos.