Sobre o estudo de modelos numéricos aplicados à simulação multiescala do comportamento de estruturas de concreto

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Vieira, Welington Hilário
• 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: Acoplamento de Malha não Conforme; Concrete; Concreto; Crack Propagation; Método dos Elementos Finitos Posicional; Non-matching Mesh Coupling; Overlapping meshes; Positional Finite Element Method; Propagação de Fissuras; Sobreposição de malhas
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-26052021-182031/

Neste trabalho é desenvolvido um código computacional capaz de simular a propagação de fissuras em meios contínuos reforçados com partículas, com ênfase ao concreto, usando a técnica de análise multiescala concorrente representando a macroescala e a mesoescala. A análise estrutural utiliza o Método dos Elementos Finitos Posicional, cuja formulação considera as posições nodais como incógnitas e a não-linearidade geométrica de forma natural. A propagação de fissuras ocorre de forma discreta na mesoescala através de elementos de interface criados entre elementos finitos de cada fase do concreto, nos quais é aplicado um modelo de dano para representar a degradação. A principal contribuição do trabalho é a proposição e validação de dois modelos de representação do concreto em mesoescala formados pela sobreposição de malhas independentes para a argamassa e para o agregado graúdo buscando deixar o pré-processamento mais simples. Nesses modelos foi explorada uma formulação que permite representar reforços de sólidos com elementos finitos sem necessidade de coincidência de nós e sem acrescentar graus de liberdade ao problema. No primeiro modelo aplica-se a formulação descrita aos elementos das partículas e assim funcionam como reforços com aderência perfeita à matriz e sem que seus nós causem acréscimo de graus de liberdade ao problema. No segundo modelo busca-se considerar a perda de aderência das partículas com a matriz e os referidos elementos sem graus de liberdade adicionais passam a desempenhar a função de elementos de acoplamento entre as malhas desses componentes e representam a zona de transição interfacial. Os elementos sem acréscimo de graus de liberdade também são aproveitados para acoplar malhas não conformes entre as escalas e para representar o aço do concreto armado. No último caso se considera ainda um modelo constitutivo elastoplástico. Por fim, as implementações são validadas e analisam-se suas vantagens e desvantagens, concluindo-se que os modelos de representação da mesoescala propostos permitem a obtenção de respostas estruturais adequadas para concreto simples e armado. A resposta é válida para casos de predominância do modo I de fratura e os elementos de acoplamento entre escalas garantem a continuidade do campo de deslocamento.