Aplicação do Método dos Elementos de Contorno (MEC) na análise de problemas de elasticidade bidimensional definidos em domínios heterogêneos por partes.

Abstract

Em aplicações do Método dos Elementos de Contorno (MEC) na resolução de problemas práticos de engenharia, a estratégia de acoplamento genérico de subregiões é, na verdade, imprescindível, no que tange à possibilidade de modelar materiais heterogêneos. Outro pilar fundamental no desenvolvimento de formulações eficientes do MEC é o processo de integração dos núcleos singulares presentes em formulações integrais de problemas físicos. Nesta dissertação, contemplam-se esses dois tópicos relevantes de formulações do MEC, particularmente em aplicações de elasticidade bidimensional (2D). Em relação à estratégia de acoplamento, procurou-se construir um algoritmo genérico, para o caso 2D, baseado na técnica de subregião-por-subregião (SBS), desenvolvido em trabalhos anteriores para problemas tridimensionais (3D). Ressaltase que esta técnica tem se mostrado muito atraente e amigável durante a fase de modelagem, posto que possibilita a geração e montagem dos modelos discretizados com elementos de contorno como se fossem domínios físicos independentes. A pesquisa de acoplamento é realizada de forma completamente automática via algoritmos que identificam as interfaces do modelo completo. No cálculo numérico dos coeficientes das matrizes do MEC, quadraturas especiais de integração, que possibilitam a análise de forma eficiente de integrais fracamente singulares e quase-singulares foram implementados. Essas quadraturas numéricas, nesses casos específicos, foram desenvolvidas com base no eficiente processo de Telles, que adota uma transformação polinomial cúbica de coordenadas que suaviza a singularidade e desloca os pontos de integração na direção do ponto singular. Na implementação computacional, a visualização gráfica das respostas, em termos de campos de deslocamentos e tensões, foi realizada através do programa VisIt (desenvolvido no Lawrence Livermore National Laboratory – LLNL USA) sendo as respostas consideradas como referência para a validação das presentes respostas obtidas com o programa comercial ANSYS 18.1.