Análise de sólidos e compósitos 3D gerais via algoritmo de subestruturação genérica do método dos elementos de contorno.

Abstract

Neste trabalho, o algoritmo subregião-por-subregião (SBS), desenvolvido em trabalhos anteriores, é empregado para calcular tensões em pontos de contorno ou interface de sólidos e compósitos 3D genéricos. Em pontos internos, esquemas de integração são utilizados. Para pontos de contorno ou de interface, a lei de Hooke é aplicada diretamente ao longo de um sistema de referência local mutuamente ortogonal para o ponto considerado. De fato, em domínios de parede fina, somente tensões de contorno são necessárias. Como o algoritmo SBS permite a consideração de um número genérico de subregiões, a técnica aplica-se à análise de tensões em quaisquer compósitos e sólidos incluindo a análise microestrutural (grão-por-grão) de materiais. A montagem e manipulação algébrica das matrizes de contorno para as muitas subregiões do modelo tornam a formulação robusta para lidar com modelos de grande ordem como em análises microestruturais de compósitos genéricos. Para isso, solvers de Krylov são incorporados no algoritmo SBS. Programas computacionais para obter malhas a partir do programa comercial ANSYS 13 também foram desenvolvidos. A visualização dos resultados foi realizada através dos programas VisIt e Pos3D e algumas subrotinas foram implementadas para imprimir os resultados em formatos especiais como o formato ‘.vtk’(Visualization Tool Kit). Para mostrar o desempenho da técnica empregada, vigas, placas, interações solo-estrutura e modelos para volumes representativos 3D (RVEs) de compósitos reforçados com nanotubos de carbono (CNT) são analisados e comparações são feitas com o programa comercial ANSYS 13.