Modelos Não Lineares do Método dos Elementos de Contorno para ...

Resumo
LEONEL, E.D. Modelos Não Lineares do Método dos Elementos de Contorno para
Análise de Problemas de Fratura e Aplicação de Modelos de Confiabilidade e
Otimização em Estruturas Submetidas à Fadiga. 406p. Tese (Doutorado em
Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, São Carlos, 2009.
Apresentam-se neste trabalho formulações do método dos elementos de contorno
(MEC), visando sua utilização em problemas de fratura e também de modelos de
confiabilidade e otimização aplicados na análise de problemas de fadiga. Com relação
aos progressos e avanços nas formulações do MEC, apresentam-se modelos que
representam o processo de crescimento de fissuras em domínios planos constituídos por
materiais frágeis, quase-frágeis e dúcteis. Considerando esses diferentes tipos de
materiais, a formulação numérica adotada na análise descreve o comportamento
estrutural não linear decorrente do processo de propagação das fissuras e conseqüente
degradação estrutural. Nos modelos de fratura é empregada a formulação MEC dual, a
qual é mais adequada para a análise da propagação aleatória de fissuras. São também
apresentadas as expressões dos operadores tangente para as formulações não lineares
que tratam os problemas de fratura elástico linear e coesiva, problemas de contato e os
problemas de domínios enrijecidos. Com relação às análises de confiabilidade
estrutural, o modelo mecânico de fadiga é acoplado a algoritmos de confiabilidade para
a determinação do índice de confiabilidade e do conjunto de valores aleatórios com
maior probabilidade de ocorrência. São testados alguns algoritmos de confiabilidade,
podendo-se claramente definir um deles como mais eficiente para a análise de
problemas de fadiga. A esse modelo é acoplado um algoritmo de otimização para a
determinação das dimensões do elemento estrutural e dos intervalos para os
procedimentos de manutenção e inspeção, que levam ao mínimo custo estrutural com
base nas incertezas determinadas pelo modelo de confiabilidade. São apresentados
vários exemplos validando e mostrando a eficiência das formulações desenvolvidas.
Palavras Chave: Método dos Elementos de Contorno, Confiabilidade Estrutural,
Otimização, Mecânica da Fratura.