PG-EAM - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Aeronáutica e Mecânica
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Dissertação de Mestrado 2002

Aplicação dos elementos finitos singulares híbridos na mecânica da fratura linear elástica bidimensional.

Autor

Jorge Luiz Cerqueira Fernandes

Orientador

  • Orientador Maher Nasr Bismarck-Nasr

Área de Concentração

Mecânica dos Sólidos e Estruturas

Data de Defesa

2002

Número da Tese

000515680

Resumo

Este trabalho trata da aplicação do conceito de elemento singular híbrido na determinação dos fatores de intensidade de tensão e da tensão T em sólidos isotrópicos, sujeitos a um estado plano de tensões ou a um estado plano de deformações. Inicialmente é feita uma breve revisão da aplicação do método de elementos finitos na mecânica da fratura, ressaltando a necessidade da utilização dos elementos finitos singulares. Todas as etapas envolvidas na formulação do superelemento singular híbrido de equilíbrio, introduzido por Tong et al. (85), são detalhadamente desenvolvidas. A formulação abrange superelementos com funções de interpolação lineares, bilineares e quadráticas, possibilitando a sua utilização com vários elementos convencionais formulados pelo método dos deslocamentos. Um código computacional foi implementado e o método aplicado na análise de várias configurações típicas de placas retangulares com trincas, inclusive um painel com reforçadores. Os resultados obtidos apresentam boa concordância com dados da literatura. Por último, é realizada uma comparação com métodos que utilizam os elementos finitos distorcidos ("quarter-point elements"), confirmando a maior precisão dos resultados obtidos com o uso dos elementos singulares híbridos.

Palavras-chave

Mecânica de fratura Método de elementos finitos Fatores de intensidade de tensão Análise numérica Fraturas (materiais) Estrutura de aeronaves Propriedades mecânicas Engenharia de materiais Engenharia aeronáutica