[pt] ANÁLISE TERMOMECÂNICA DO DANO EM MATERIAIS QUASE-FRÁGEIS

[en] THERMOMECHANICAL ANALYSIS OF DAMAGE IN QUASE-BRITTLE MATERIALS

[pt] ILAMES JORDAN GAMA DE MORAES

[pt] MECANICA DO DANO CONTINUO

[pt] ANALISE NAO LINEARES

[pt] DANO TERMICO

[pt] ANALISE POR ELEMENTOS FINITOS

[pt] MATERIAIS QUASE-FRAGEIS

[en] CONTINUUM DAMAGE MECHANICS

[en] NONLINEAR ANALYSIS

[en] THERMAL DAMAGE

[en] FINITE ELEMENT ANALYSIS

[en] QUASI-BRITTLE MATERIALS

[pt] A previsão do comportamento de materiais quase-frágeis desde o início de sua degradação até o aparecimento de fraturas pode ser apoiada pelo o uso da mecânica do dano contínuo. Efeitos térmicos, além de mecânicos, podem apresentar contribuição significativa na resposta do material e da estrutura. Nesse sentido, o acoplamento entre os distintos ramos da física descrevem a livre conversão da energia em suas diversas formas. O presente trabalho trata do acoplamento térmico em problemas de dano em materiais quase frágeis, em que são abordados o modelo de dano isótropico e os critério de danificação, bem como leis de evolução do dano térmico e mecânico. Além disso, aspectos inerentes à termodinâmica e transferência de calor são explicitados. O efeito térmico na análise estrutural inicia-se com uma investigação sobre os requisitos para que variações de temperatura produzam tensões térmicas e prossegue com um estudo do efeito no material, que reduz as propriedades de módulo de elasticidade, resistência à tração e à compressão além da energia de fratura. No entanto, a modelagem em elementos finitos da degradação da rigidez da estrutura devido ao processo de dano apresenta problemas de dependência da malha, que requerem o uso de técnicas de regularização da solução. Esse tópico é também abordado no trabalho. Exemplos numéricos demonstram os efeitos do acoplamento termomecânico na previsão da integridade de estruturas de materias quase-frágeis.

[en] Predicting the behavior of almost brittle materials in face of material degradation up to fracture is a topic that can be addressed with the use of continuous damage mechanics. Thermal effects, in addition to mechanical ones, may contribute significantly to the structural and material response. In this sense, the coupling between the different branches of physics takes into account the free conversion of energy in its various forms. The present work is about the thermal-mechanical coupling in in quasi-brittle materials, in which the isotropic damage model and the damage criteria are addressed, as well as the laws of evolution of thermal and mechanical damage. In addition, aspects inherent to thermodynamics and heat transfer are explained. The thermal effect in the structural analysis begins with an investigation of the requirements for temperature variations to produce thermal stresses and follows with a study of the effect of temperature on the material, which affects the elasticity module, the tensile and compression strength, in addition to the fracture energy. However, finite element modeling of stiffness degradation due to the damage process leads to problems of dependence on the mesh, which requires the use of regularization techniques, as addressed in this work. Numerical examples demonstrate the effects of thermo-mechanical coupling in the assessment of structure integrity.

DEANE DE MESQUITA ROEHL

ELEAZAR CRISTIAN MEJIA SANCHEZ

RAUL ROSAS E SILVA

DEANE DE MESQUITA ROEHL

ADEILDO SOARES RAMOS JUNIOR

ELEAZAR CRISTIAN MEJIA SANCHEZ

2022-04-19

2021-03-04

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.58658