Um modelo cinematicamente exato de ordem reduzida para fratura em elementos de paredes delgadas

• Processo: 23/16272-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Eduardo de Morais Barreto Campello
• Beneficiário: Marcos Pires Kassab
• Supervisor: Adnan Ibrahimbegovic
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Université de Technologie de Compiègne (UTC), França
• Vinculado à bolsa: 22/15644-0 - Modelo cinematicamente exato para barras de paredes delgadas com distorção da seção transversal e deformações finitas, BP.DR
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: embedded-discontinuity discrete approximation | Fracture | Kinematically exact rod theories | thin-walled rods | Kinematically exact rod models

Resumo

Modelos cinematicamente exatos têm a capacidade de detectar cargas críticas e alcançar configurações pós-críticas. Entretanto, devido às hipóteses cinemáticas impostas ao campo de deslocamentos, problemas emergem quando efeitos locais são relevantes. Ao invés de enriquecer o campo de deslocamentos permitido, pode-se empregar modelagem multiescala para gerar relações constitutivas que relacionem diferentes medidas de tensão e deformação contendo informações a respeito de plasticidade, perda de rigidez geométrica, flambagem local e até condições de ruptura, sem aumentar muito o número de grau de liberdade do sistema. O comportamento resultante pode ser interpretado como plasticidade com endurecimento e amolecimento. O custo desta abordagem é a necessidade de modelos de ordem superior, o que pode levar a uma fase preparatória custosa. Além disso, devido à plasticidade, descontinuidades são esperadas, devido formação de fraturas, como rótula plástica. Para problemas com descontinuidades relevantes, o MEF com descontinuidades embutidas (ED-FEM) é uma solução ideal, permitindo o tratamento local destas descontinuidades. Este método introduz modos incompatíveis, que só tem efeitos dentro do próprio elemento, enriquecendo sua cinemática. Cada iteração é resolvida computacionalmente através de uma operação separada, em que um passo do método de Newton é feito inicialmente com os GDLs usuais (as variáveis locais relacionadas às descontinuidades são condensadas estaticamente), e depois as variáveis locais são ajustadas elemento a elemento. Esse procedimento pouco aumenta o número total de GDLs do sistema, mas há perda de convergência quadrática para o esquema como um todo. O objetivo deste trabalho será tomar proveito do ambiente ED-FEM e modelagem multiescala para implementar um modelo de ordem reduzida de barras de 7 GDLs, para membros de parede delgada com um material plástico com endurecimento/amolecimento. A implementação será feita usando um código de desenvolvimento do próprio grupo de pesquisa para estruturas flexíveis, e será comparado com soluções de referência.