Análise da Influência de Cargas/Massas Móveis em Barras Utilizando o Método dos Elementos Finitos

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Main Author: Ferreira Sobrinho, Matheus Andrade
Publication Date: 2017
Format: Bachelor thesis
Language: por
Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Download full: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/13742
Summary: With the development of calculation procedures and construction techniques, the structures reached increasingly daring dimensions, requiring more detailed studies by the technical community on the stability of these constructions. The structural design basically consists of three stages: structural analysis, dimensioning and detailing of structural elements. In the phase of structural analysis is that the actions on the structure are determined and the effects of these are determined in terms of stresses, displacements and deformations, vibratory characteristics and other physical fields of interest in the structure that are represented by mathematical models. Several numerical techniques of resolution of equations or systems of differential equations gave rise to efficient calculation tools. These numerical tchniques allow the analysis of the most varied engineering problems, contributing to the solution of practical problems for which analytical solutions are difficult to obtain or difficult to apply or simply do not exist. Thus, the numerical procedures allow not only a great flexibility of modeling, but also agility in obtaining solutions. In this work the static and dynamic analyzes of arches (when submitted to mobile loads) according to the theories of Timoshenko and Euler-Bernoulli and using the finite element method (FEM) are described. In this case, the exact forms of the stiffness matrix and the load vector are deduced to enable the static analysis of the arc. In addition, consistent mass matrices are derived to determine the natural frequencies of the curved structure. Finally, the algorithm of the proposed finite element is adapted to make feasible the analysis of the moving load on the shallow arc. The results of bending, vibration analysis of moving masses and loads are compared with analytical responses when available. In addition, when a large beam is set, the beam responses are retrieved. A code is developed to obtain numerical solutions.
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These numerical tchniques allow the analysis of the most varied engineering problems, contributing to the solution of practical problems for which analytical solutions are difficult to obtain or difficult to apply or simply do not exist. Thus, the numerical procedures allow not only a great flexibility of modeling, but also agility in obtaining solutions. In this work the static and dynamic analyzes of arches (when submitted to mobile loads) according to the theories of Timoshenko and Euler-Bernoulli and using the finite element method (FEM) are described. In this case, the exact forms of the stiffness matrix and the load vector are deduced to enable the static analysis of the arc. In addition, consistent mass matrices are derived to determine the natural frequencies of the curved structure. Finally, the algorithm of the proposed finite element is adapted to make feasible the analysis of the moving load on the shallow arc. The results of bending, vibration analysis of moving masses and loads are compared with analytical responses when available. In addition, when a large beam is set, the beam responses are retrieved. A code is developed to obtain numerical solutions.Com o desenvolvimento de procedimentos de cálculo e técnicas construtivas, as estruturas atingiram dimensões cada vez mais ousadas, requerendo por parte da comunidade técnica estudos mais detalhados sobre a estabilidade dessas construções. O projeto estrutural se compõe basicamente de três etapas: análise estrutural, dimensionamento e detalhamento dos elementos estruturais. Na fase de análise estrutural é que são levantadas as ações que atuam na estrutura e se determinam os efeitos dessas em termos de solicitações (esforços), deslocamentos e deformações, características vibratórias e outros campos físicos de interesse na estrutura que são representadas por modelos matemáticos. Diversas técnicas numéricas de resoluções de equações ou de sistemas de equações diferenciais deram origem a eficientes ferramentas de cálculo. Essas permitem a análise dos mais variados problemas de engenharia, contribuindo para a solução de problemas práticos para os quais as soluções analíticas são de difícil obtenção ou de difícil aplicação ou simplesmente não existem. Assim, os procedimentos numéricos possibilitam não apenas uma grande flexibilidade de modelagem, como também agilidade na obtenção da solução. Neste trabalho são descritas as análises estática e dinâmica de arcos abatidos (quando submetidas a carregamentos móveis) segundo as teorias de Timoshenko e Euler-Bernoulli e utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Neste caso, são deduzidas as formas exatas da matriz de rigidez e do vetor de carga para viabilizar a análise estática do arco. Além disso, são derivadas as matrizes de massa consistentes visando a determinação das frequências naturais da estrutura curva. Finalmente, o algoritmo do elemento finito proposto é adaptado para viabilizar a análise da carga móvel no arco abatido. Os resultados de flexão, da análise vibratória e da carga e massa móvel são comparados com respostas analíticas quando disponíveis. Além disso, quando um grande raio é setado, as respostas de vigas são recuperadas. Um código foi desenvolvido para obtenção das soluções numéricas.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia Cívil e AmbientalUFPBMendonça, Ângelo VieiraFerreira Sobrinho, Matheus Andrade2019-02-26T12:34:14Z2017-12-092019-02-26T12:34:14Z2017-12-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/13742porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2019-02-27T06:04:27Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/13742Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:2019-02-27T06:04:27Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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