Análise numérica de barras gerais 3D sob efeitos mecânicos de explosões e ondas de choque

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Pardo Suárez, Sergio Andrés
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: ALE; Análise não linear geométrica; Barra geral 3D; Computational fluid dynamics; Computational structural dynamics; Dinâmica das estruturas computacional; Dinâmica dos fluidos computacional; Explosions; Explosões; FEM; Fluid-structure interaction; General bar 3D; Geometric nonlinear analysis; Interação fluido-estrutura; MEF; Métodos particionados; Ondas de choque; Partitioned methods; Shock waves
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-07032017-103309/

O presente trabalho consiste no uso do Método dos Elementos Finitos (MEF) para a análise de interação fluido-estruturas de barras com foco em problemas transientes envolvendo explosões ou outras ações com propagação de ondas de choque. Para isso é necessário o estudo de três diferentes aspectos: a dinâmica das estruturas computacional, a dinâmica dos fluidos computacional e o problema do acoplamento. No caso da dinâmica das estruturas computacional deve-se identificar em função da cinemática de deformações, quais são os requisitos para que um elemento seja adequado para analisar tais problemas, tendo em vista que a formulação deve admitir grandes deslocamentos. Para evitar problemas relacionados com aproximações de rotações finitas, opta-se por empregar uma formulação descrita em termos de posições e que leva em consideração os efeitos de empenamento da seção transversal. No caso da dinâmica dos fluidos computacional, busca-se uma formulação para escoamentos compressíveis que seja estável e ao mesmo tempo sensível ao movimento da estrutura, sendo empregado um algoritmo de integração temporal explícito baseado em características com as equações governantes descritas na forma Lagrangeana-Euleriana Arbitrária (ALE). No que se refere ao acoplamento, busca-se modularidade e versatilidade, empregando-se um modelo particionado fraco (explícito) de acoplamento e técnicas de transferência das condições de contorno (Dirichlet-Neummann), sendo estudados os efeitos de utilizar transferência bidirecional ou unidirecional dessas condições de contorno.