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ISSN 1809-5860
ANÁLISE DA PROPAGAÇÃO DE FISSURAS EM FADIGA USANDO MÉTODO
DOS ELEMENTOS DE CONTORNO
Edson Denner Leonel 1 & Wilson Sergio Venturini 2
Resumo
Este trabalho trata da análise da propagação de fissuras em regime de fadiga usando o Método dos Elementos de
Contorno (MEC). O MEC é conhecido por ser robusto e preciso nesse tipo de problema, necessitando de pequeno
esforço computacional durante o processo de remeshing. A formulação desenvolvida é baseada no Dual BEM,
onde equações integrais de diferentes tipos são empregadas na discretização. Equações integrais em
deslocamentos são escritas para pontos fontes localizados ao longo de uma das faces da fissura, enquanto
equações integrais em traction são usadas nos pontos fontes situados na face oposta. A técnica de correlação de
deslocamentos é aplicada para avaliar os fatores de intensidade de tensão, enquanto a Lei de Paris foi adotada
no cálculo do número de ciclos de carregamento aplicado. Estruturas simples e multi-fissuradas são analisadas
ilustrando a aplicabilidade do modelo proposto.
Palavras-chave: Método dos Elementos de Contorno. Propagação de fissuras. Fadiga.
ANALYSIS OF CRACK PROPAGATION UNDER FATIGUE USING BOUNDARY
ELEMENT METHOD
Abstract
This work deals with analysis of crack growth process under fatigue using Boundary Element Method (BEM).
BEM is known as robust and accurate technique for this type of problem, which in addition requires relatively
small computational effort to the remeshing procedure. This formulation is based on the dual BEM, in which
integral equations of different types are employed into the discretization. Displacement integral equations are
written for collocation points along one side, while traction integral equations are used for collocation points
along the opposite side of crack. The displacement correlation technique is applied to evaluate stress intensity
factor while the Paris law was adopted to calculate the number of load cycles. Examples of simple and multifractured
bodies are shown to illustrate the applicability of the proposed scheme.
Keywords: Boundary Element Method. Crack propagation. Fatigue.
Linha de Pesquisa: Mecânica das Estruturas
1 INTRODUCTION
In the last decade, the crack growth process under fatigue has received large interest by the
scientific community, as it is the origin of most structural collapses. To deal with complex engineering
structures and quantify the structural behavior, numerical methods are an important tool to provide
useful solutions. Particularly the boundary element method (BEM) has already been recognized as an
accurate and efficient numerical technique to deal appropriately with many problems in engineering, in
particular with crack growth problems. Compared to finite elements, the BEM is recommended to
1 Doutorando em Engenharia de Estruturas - EESC-USP, edleonel@sc.usp.br
2 Professor do Departamento de Engenharia de Estruturas da EESC-USP, venturin@sc.usp.br
Cadernos de Engenharia de Estruturas, São Carlos, v. 11, n. 53, p. 135-139, 2009