Análise não linear de treliças considerando modelos hiperelásticos pelo método dos elementos finitos posicional
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| Data de Publicação: | 2022 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
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| Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49271 |
Resumo: | In recent years, there has been an increase in the use of hyperelastic materials in structures, such as vulcanized or natural polymers. As a result, it becomes relevant to expand the knowledge regarding the mechanical performance of these materials through the development of numerical models that simulate their behavior and that are capable of presenting more realistic predictions. For materials represented by hyperelastic models, the consideration of physical and geometric nonlinearities is more adequate to represent their mechanical behavior when subjected to large deformations. Thus, the present work aims at the implementation of a computational code, with the purpose of analyzing and comparing the mechanical behavior of trusses considering the physical non-linearity, described by hyperelastic models, and the geometric non-linearity using the positional formulation in finite elements. The Riks-Wempner arc length method associated with the Newton-Rapshson iterative method was used to trace equilibrium paths with snapthrough and snap-back phenomena. The Neo-Hookean, Mooney-Rivlin, Polynomial, Yeoh, Ogden and Arruda-Boyce hyperelastic models were considered. The validation of the implemented program took place through the comparison with analytical solutions and numerical and experimental results of scientific papers. |
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Análise não linear de treliças considerando modelos hiperelásticos pelo método dos elementos finitos posicionalNonlinear analysis of trusses considering hyperelastic models by the positional finite element methodHiperelasticidadeNão linearidade físicaNão linearidade geométricaNewton-RaphsonComprimento de arcoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILIn recent years, there has been an increase in the use of hyperelastic materials in structures, such as vulcanized or natural polymers. As a result, it becomes relevant to expand the knowledge regarding the mechanical performance of these materials through the development of numerical models that simulate their behavior and that are capable of presenting more realistic predictions. For materials represented by hyperelastic models, the consideration of physical and geometric nonlinearities is more adequate to represent their mechanical behavior when subjected to large deformations. Thus, the present work aims at the implementation of a computational code, with the purpose of analyzing and comparing the mechanical behavior of trusses considering the physical non-linearity, described by hyperelastic models, and the geometric non-linearity using the positional formulation in finite elements. The Riks-Wempner arc length method associated with the Newton-Rapshson iterative method was used to trace equilibrium paths with snapthrough and snap-back phenomena. The Neo-Hookean, Mooney-Rivlin, Polynomial, Yeoh, Ogden and Arruda-Boyce hyperelastic models were considered. The validation of the implemented program took place through the comparison with analytical solutions and numerical and experimental results of scientific papers.Nos últimos anos, houve um aumento na utilização de materiais hiperelásticos em estruturas, como por exemplo, polímeros vulcanizados ou naturais. Em virtude disso, torna-se relevante expandir o conhecimento quanto ao desempenho mecânico destes materiais por meio do desenvolvimento de modelos numéricos que simulem o seu comportamento e que sejam capazes de apresentar previsões mais realistas. Para materiais representados por modelos hiperelásticos, a consideração das não linearidades física e geométrica é mais adequada para representar o seu comportamento mecânico quando submetidos a grandes deformações. Desse modo, o presente trabalho objetiva a implementação de um código computacional, com o propósito de analisar e comparar o comportamento mecânico de treliças considerando a não linearidade física, descrita por modelos hiperelásticos, e a não linearidade geométrica utilizando a formulação posicional em elementos finitos. Foi utilizado o método do comprimento de arco de Riks-Wempner associado ao método iterativo de Newton-Rapshson para traçar caminhos de equilíbrio com fenômenos de snap-through e snap-back. Foram considerados os modelos hiperelásticos Neo-Hookean, de Mooney-Rivlin, Polinomial, de Yeoh, de Ogden e de ArrudaBoyce. A validação do programa implementado se deu por meio da comparação com soluções analíticas e resultados numéricos e experimentais de trabalhos científicos.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVILMaciel, Daniel Nelsonhttp://lattes.cnpq.br/6137133841504576http://lattes.cnpq.br/4343155598427033Greco, MarceloBarros, RodrigoCarrazedo, RogerioPerônica, Denn's Santana2022-09-02T23:55:03Z2022-09-02T23:55:03Z2022-08-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfPERÔNICA, Denn's Santana. Análise não linear de treliças considerando modelos hiperelásticos pelo método dos elementos finitos posicional. 2022. 120f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49271ark:/41046/001300001bd59info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2022-09-02T23:55:47Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/49271Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2022-09-02T23:55:47Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
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