[pt] ANÁLISE DE PROPAGAÇÃO DE TRINCAS EM ESTRUTURAS PRÉ-FRATURADAS VIA MÉTODOS DOS ELEMENTOS FINITOS ESTENDIDOS

[en] CRACK PROPAGATION ANALYSIS IN PRE-FRACTURED STRUCTURES VIA EXTENDED FINITE ELEMENT METHODS

[pt] FELIPE ALVES BACELAR

[pt] MECANICA DA FRATURA

[pt] METODO DOS ELEMENTOS FINITOS ESTENDIDOS

[pt] PROPAGACAO DE TRINCAS

[en] FRACTURE MECHANICS

[en] EXTENDED FINITE ELEMENT METHOD

[en] CRACK PROPAGATION

[pt] Apresenta-se neste trabalho uma revisão bibliográfica sobre o método dos elementos finitos estendidos (XFEM), que é um método amplamente utilizado para estudos de mecânica da fratura. Ele pode ser visto como um método eficiente para esse tipo de problema, tendo em vista que o remalhamento não é necessário durante o processo de propagação da trinca, e o grande diferencial do método dos elementos finitos estendidos é a presença das funções Heaviside e assintótica nos elementos do domínio da trinca. Outro método para resolução de problemas de mecânica da fratura é o método dos elementos de contorno dual (MECD), que consiste em definir o domínio da estrutura através de um contorno. Visando o incentivo a futuros trabalhos nesta linha de pesquisa, foi elaborado um capítulo apontando os principais detalhes da modelagem de um problema de mecânica da fratura no software Abaqus. Após isto, foram feitas seis análises em XFEM para dois casos distintos, resolvidos anteriormente por Portela et al (1993) pelo MECD. Para o primeiro caso foram feitas duas modelagens de uma chapa quadrada com uma trinca horizontal localizada na lateral esquerda, o outro conjunto de modelagens foi aplicado a uma placa em forma de crucifixo com uma trinca na diagonal. Nas análises foi percebido que há uma variação entre os caminhos da propagação da trinca a depender do carregamento externo aplicado. Com o objetivo de comparar os dois métodos, XFEM e MECD, foi analisado os caminhos de propagação obtidos nas simulações, identificando assim a semelhança entre os resultados.

[en] This work presents a literature review on the extended finite element method (XFEM), which is a widely used method for fracture mechanics studies. It can be seen as an efficient method for this type of problem, considering that remeshing is not necessary during the crack propagation process, and the great differential of the extended finite element method is the presence of the Heaviside and asymptotic functions in the crack domain elements. Another method for solving fracture mechanics problems is the dual boundary element method (DBEM), which consists of defining the domain of the structure through a boundary. Aiming to encourage future works in this line of research, a chapter was prepared pointing out the main details of the modeling of a fracture mechanics problem in the Abaqus software. After that, six analyzes were performed in XFEM for two different cases, previously solved by Portela et al (1993) by DBEM. For the first case, two models were made of a square plate with a horizontal crack located on the left side, the other set of modeling was applied to a crucifix-shaped plate with a diagonal crack. In the analyzes it was noticed that there is a variation between the crack propagation paths depending on the applied external load. In order to compare the two methods, XFEM and DBEM, the propagation paths obtained in the simulations were analyzed, thus identifying the similarity between the results.

LUIZ CARLOS WROBEL

NEY AUGUSTO DUMONT

JOSE CLAUDIO DE FARIAS TELLES

LUIZ CARLOS WROBEL

2022-11-08

2022-09-02

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.61140