Aplicação e análise do MEFG com enriquecimento polinomial na simulação de estruturas em processo de danificação

Abstract

Este trabalho teve como objetivo analisar e implementar funções de enriquecimento polinomiais e descontínua, conforme a estratégia do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG), para aplicação em simulações de problemas de falhas em estruturas utilizando um modelo de dano bilinear. A mais importante contribuição desta pesquisa foi o estudo do dano em membros estruturais sob falhas utilizando malhas grosseiras, com aplicação de funções de enriquecimento para melhorar a aproximação da distribuição do dano. Os resultados foram validados por meio da comparação com o caminho da trinca observado e também com curvas experimentais retiradas de diversos tipos de ensaios, com diferentes tipos de materiais e modos de falha. Os ensaios simulados foram: flexão em três pontos em vigas com entalhe central, cisalhamento em quatro pontos em viga com entalhe central e cisalhamento em quatro pontos em viga com duplo entalhe. Foram simulados tanto modelos com trinca geométrica, quanto modelos com a inserção da trinca via função Heaviside. Comprovou-se, então, a eficiência e acurácia do MEFG em melhorar a previsão do comportamento de ruptura em detrimento de uma análise de Elementos Finitos. Esta qualidade tornou-se mais evidente nas simulações com malhas grosseiras, visto que apresentaram resultados com precisão equivalente a outros encontrados na literatura, porém, com uma quantidade inferior de elementos. As principais consequência da aplicação do enriquecimento são a flexibilização do processo de geração de malha e a redução do custo computacional das análises, devido a quantidade de elementos utilizados na modelagem ser menor.