Desenvolvimento e aplicação do MEFG/S Global-Local de alta ordem com funções flat-top para análise de estruturas em processo de danificação

Abstract

Esta tese teve como objetivo analisar e implementar uma abordagem global-local combinada com funções de enriquecimento polinomiais e descontínua, conforme a estratégia do Método dos Elementos Finitos Generalizados eStabilizado (MEFG/S), com Partição da Unidade (PU) padrão ou flat-top, para aplicação em simulações de problemas de falhas em estruturas utilizando o modelo de dano bilinear(contínuo e continuo-descontínuo com transição para fratura) proposto por Evangelista Jr. e Moreira (2020). A mais importante contribuição desta pesquisa foi o estudo do dano em membros estruturais sob falhas utilizando malhas grosseiras (2D e 3D), com aplicação de funções de enriquecimento para melhorar a aproximação da distribuição do dano e obter eficiência computacional no processo reduzindo o número de iterações realizadas por passo de carga e, consequentemente, reduzir o número de graus de liberdade processados. Os resultados foram validados por meio da comparação com o caminho da trinca e com curvas experimentais retiradas de diversos tipos de ensaios encontrados na literatura, 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, chapa quadrada com duplo entalhe, chapa em L, viga sem entalhe sob flexão em quatro pontos e fêmur humano. Comprovou-se, a eficiência computacional e acurácia do MEFG e do MEFG/S em melhorar a previsão do comportamento de ruptura tendo em vista a obtenção de resultados com qualidade, objetividade de malha e eficiência computacional. As simulações 2D e 3D com malhas grosseiras realçam a qualidade do MEFG e do MEFG/S. O MEFG/S combinado com a abordagem global-local (com PU padrão ou flat-top) apresentou boa capacidade em melhorar a qualidade da aproximação final, com a utilização racional de funções de enriquecimento, em malhas grosseiras, aliando características como modelagem flexível, convergência e eficiência computacional. A aplicação da estratégia descontínua garantiu versatilidade aos ensaios, devido eliminar a necessidade da utilização de elementos especiais ou de remalhamento. Foi possível obter bons resultados utilizando apenas refinamento-p.