Uso da decomposição multiplicativa de Flory na análise de sólidos viscoelastoplásticos e fluidos altamente viscosos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Kishino, Renato Takeo
• 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: contact; contato; fluid; fluido; grandes deslocamentos e deformações; large displacements and strains; Método dos Elementos Finitos Posicional; Positional Finite Element Method; viscoplasticidade; viscoplasticity
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-29042022-092405/

Materiais que apresentam comportamento viscoso são comumente utilizados em diversas áreas, com aplicações não somente na engenharia civil, mas também nas indústrias siderúrgica, aeronáutica, aeroespacial, petroquímica, alimentícia e de cosméticos. O conhecimento de seu comportamento mecânico é de grande importância especialmente nas fases de ruína e manufatura, nas quais é comum a presença de grandes deformações. Tendo em vista isto, o presente trabalho teve como objetivo propor uma formulação alternativa baseada na decomposição multiplicativa de Flory capaz de modelar tanto sólidos viscoplásticos quanto fluidos altamente viscosos no regime de grandes deslocamentos e deformações. A formulação foi implementada em um código computacional de análise tridimensional que emprega o Método dos Elementos Finitos Posicional e elementos finitos prismáticos de base triangular. O algoritmo comtempla: modelo constitutivo hiperelástico baseado na decomposição multiplicativa de Flory com parcelas isocóricas do modelo de Rivlin-Saunders e parcela volumétrica do modelo de Hartmann-Neff; modelos de plasticidade e viscosidade também derivados da decomposição multiplicativa do tensor de alongamento à direita de Cauchy-Green; e algoritmo de contato por penalização com detecção realizada por estratégia nó-a-superfície com superfícies alvo consideradas rígidas. O programa foi validado com exemplos retirados da literatura e aplicado em problemas da área da engenharia civil, como rompimentos de barragens, propagação de onda em fluidos, preenchimento de fôrmas para conformação de elementos estruturais e ensaios de caracterização de pastas cimentícias. Foram obtidos bons resultados tanto nos testes de validação quanto nos exemplos de aplicação propostos, sendo a formulação considerada eficaz para a modelagem de sólidos e fluidos de forma simples e unificada.