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Título: Contribuição ao estudo de treliças não lineares considerando efeitos térmicos
Título(s) alternativo(s): Contribution to study of trusses with nonlinear behavior considering thermal effects
Autor(es): Cavalcante, João Paulo de Barros
Palavras-chave: Método dos elementos finitos posicional;Termomecânica;Termoelasticidade;Termoplasticidade;Integração temporal;Não linearidade
Data do documento: 11-Mar-2016
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: CAVALCANTE, João Paulo de Barros. Contribuição ao estudo de treliças não lineares considerando efeitos térmicos. 2016. 39128f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: This work presents the numerical analysis of nonlinear trusses summited to thermomechanical actions with Finite Element Method (FEM). The proposed formulation is so-called positional FEM and it is based on the minimum potential energy theorem written according to nodal positions, instead of displacements. The study herein presented considers the effects of geometric and material nonlinearities. Related to dynamic problems, a comparison between different time integration algorithms is performed. The formulation is extended to impact problems between trusses and rigid wall, where the nodal positions are constrained considering nullpenetration condition. In addition, it is presented a thermodynamically consistent formulation, based on the first and second law of thermodynamics and the Helmholtz free-energy for analyzing dynamic problems of truss structures with thermoelastic and thermoplastic behavior. The numerical results of the proposed formulation are compared with examples found in the literature.
metadata.dc.description.resumo: O presente trabalho consiste na análise numérica via Método dos Elementos Finitos (MEF) de treliças submetidas a carregamentos térmicos, mecânicos e suas respectivas interações. A metodologia proposta baseia-se no teorema da mínima energia potencial, escrita em relação as posições nodais ao invés dos deslocamentos para lidar com problemas termomecânicos, levando-se em consideração os efeitos das não linearidades física e geométrica. Referente aos problemas dinâmicos, a solução da equação de equilíbrio é alcançada através da discretização temporal perante diferentes algoritmos de integração temporal, explícitos e implícitos. A formulação é estendida para problemas de impacto entre treliças e anteparo rígido, onde as posições nodais são restringidas através da condição de penetração nula. Sendo assim, apresenta-se uma formulação termodinamicamente consistente, fundamentada na primeira e segunda lei da termodinâmica e na energia livre de Helmholtz, para analisar problemas dinâmicos de estruturas treliçadas com comportamento termoelástico e termoplástico. A implementação dos problemas consiste no desenvolvimento de rotinas computacionais, sendo os resultados numéricos da formulação proposta confrontados com exemplos encontrados na literatura especializada.
URI: http://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/21237
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