Application of enhanced finite elements and co-rotational formulation for inelastic analysis of plates and shell
| Autor: | Silva, Sebastião Simão Da |
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| Přispěvatelé: | Silva, William Taylor Matias |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da UnB Universidade de Brasília (UnB) instacron:UNB |
| Popis: | Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, Faculdade de Tecnologia, 2019. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Os conhecimentos relativos a análises linear-elásticas de estruturas por meio do Método dos Elementos Finitos já se encontram bastante consolidados. Entretanto, em situações mais complexas, ou quando se deseja entender de forma mais completa o comportamento das estruturas, a realização de análises não lineares se torna imprescindível. A simplicidade e menor custo computacional fazem com que os elementos de baixa ordem sejam preferidos nestes tipos de análises. Infelizmente, tais elementos são acometidos por um fenômeno numérico denominado travamento (locking), o que pode deteriorar significativamente os resultados. A fim de superar esse inconveniente, diversas tecnologias que visam melhorar sob variados aspectos a performance desses elementos têm sido propostas na literatura. Placas e cascas de pequena espessura, estruturas que são o foco de estudo dessa tese, estão em muitos produtos comerciais. As formulações e aspectos numéricos relativos a utilização de elementos finitos de placas e cascas para análises não lineares de estruturas laminares já estão bem estabelecidos. Todavia, é crescente o número de investigações que utilizam elementos sólidos de baixa ordem melhorados em análise não lineares. Em se tratando de análise não-linear geométrica, a mais recente descrição cinemática utilizada é a formulação co-rotacional e, dessa forma, ainda não atingiu o mesmo nível de desenvolvimento de outras descrições. Verifica-se que a análise não linear geométrica de placas e cascas por meio da descrição co-rotacional do contínuo, que leve em conta os efeitos da elastoplasticidade e fazendo uso de elementos sólidos de baixa ordem melhorados com recentes tecnologias, tem sido pouco explorada. O objetivo principal deste trabalho é estudar placas e lâminas utilizando elementos de baixa ordem melhorados, a formulação co-rotacional, e um modelo de elastoplasticidade de von Mises com endurecimento isotrópico linear. Para obter a trajetória de equilíbrio não- linear adota-se uma análise incremental-iterativa baseada no método de Newton- Raphson e na técnica do comprimento de arco (arc-length). Vários problemas bechmarks são analisados afim de avaliar a formulação implementada. The knowledge on linear-elastic analysis of structures by the Finite Element Method is already well established. However, in more complex situations, or when one wishes to better understand the behavior of structures, the performance of nonlinear analysis becomes essential. The simplicity and lower computational cost make low order elements preferred in these types of analysis. Unfortunately, these elements are affected by a numerical phenomenon called locking, which can significantly deteriorate the results. In order to overcome this inconvenience, several technologies that aim to improve the performance of these elements in many aspects have been proposed in the literature. Thin plates and shells, structures that are the focus of the study of this thesis are in many commercial products. Formulations and numerical aspects concerning the use of plate and shell finite elements for nonlinear analysis of laminar structures are well established. However, the number of investigations using improved low order solid elements in the nonlinear analysis is increasing. In the case of geometric nonlinear analysis, the most recent kinematic description used is the co-rotational approach and, as such, has not yet reached the same level of development as other formulations. Nonlinear geometric analysis of plates and shells by co-rotational description of the continuum, which takes into account the effects of elastoplasticity and making use of low order solid elements improved with recent technologies, has been little investigated. The main objective of this work is to study plates and shells using improved low order elements, the co-rotational formulation, and an isotropic hardening von Mises elastoplasticity model. To obtain the nonlinear equilibrium trajectory, an incremental- iterative analysis based on the Newton-Raphson method and the arc-length technique is adopted. Several problems bechmark were analyzed in order to evaluate the implemented formulation. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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