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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Falha multiescala de compósitos laminados usando o método dos elementos de contorno = Multi-scale failure analysis of laminated composites using the boundary element method
Title Alternative: Multi-scale failure analysis of laminated composites using the boundary element method
Author: Quispe Rodriguez, Rene, 1987-
Advisor: Sollero, Paulo, 1950-
Abstract: Resumo: O projeto tem como objetivo principal a construção de ferramentas computacionais que sejam capazes de facilitar a modelagem multiescala de falhas em compósitos laminados. Primeiro, para a modelagem na meso-escala, o método dos elementos de contorno (BEM) é usado, onde a solução fundamental anisotrópica 3D baseada em séries duplas de Fourier foi aplicada. A vantagem mais significativa do uso da representação de séries de Fourier e as suas derivadas é que os coeficientes de Fourier precisam ser calculados uma única vez independentemente do número de pontos campo. Este fato reduz os esforços computacionais, além de, facilitar a implementação em um código do BEM. Os efeitos dinâmicos no meio contínuo foram incluídos na equação de equilíbrio. Estes efeitos induziram integrais de domínio na equação integral de contorno (BIE). O Método de Dupla Reciprocidade (DRM) e o Método de Integração Radial (RIM) foram implementados para a transformação destas integrais de domínio em integrais de contorno. Adicionalmente, foram usadas técnicas de aceleração do BEM, tais como a Aproximação Cruzada Adaptativa (ACA). A combinação da solução anisotrópica 3D e o ACA permitiram um ganho substancial na rapidez de processamento, assim como na armazenagem de memória, fato importante quando são analisados problemas de grande porte como é um problema multiescala. A seguir, o critério multiescala foi implementado e aplicado a compósitos laminados. Na análise micro-escala, um potencial específico para materiais epoxi foi usado. A seguir, a regra de Cauchy-Born foi usada para acoplar as escalas no modelo multiescala 3D. Alguns exemplos numéricos foram apresentados para mostrar a validade do critério de falha. O projeto contemplou um período de um ano na Carleton University em Ottawa, Canada, sob a supervisão do Professor Choon-Lai Tan, especialista em mecânica da fratura, formulação de materiais anisotrópicos e elementos de contorno. Este período no exterior permitiu ao aluno uma formação acadêmica de boa qualidade, assim como permitirá a obtenção de um duplo-diploma. Mediante um termo de co-tutela o estudante, quando aprovado, será reconhecido com o grau de doutor na Carleton University e na UNICAMP

Abstract: This project has as its main objective the development of the computational tools capable of facilitating multi-scale failure analysis in laminated composites. First, for the continuum meso-scale, the boundary element method (BEM) is used, in which the anisotropic 3D fundamental solutions based on double Fourier series was employed. The most significant advantage of using this Fourier series representation and its derivatives is that Fourier coefficients need to be evaluated just once independent of the number of field points. This fact reduced the computational efforts, besides facilitating the ease of implementation into a BEM code. The dynamic effects in the continuum media were included in the equilibrium equation. These effects induced domain integrals in the boundary integral equation (BIE). The Dual Reciprocity Method (DRM) and the Radial Integration Method (RIM) were implemented for the transformation of the domain integrals into boundary integrals. Additionally, an acceleration technique namely the Adaptive Cross Approximation (ACA) was used with the BEM. The combination of the 3D anisotropic fundamental solutions with ACA resulted in a substantial memory and processing speed gain, that is of main importance when huge numerical problems, such as multi-scale problems, are being analized. Next, the failure multi-scale criterion was implemented and applied to laminated composites. For the micro-scale analysis, a specific potential for epoxy materials was used. Then, the Cauchy-Born rule was used to couple the scales on the 3D multi-scale model. Some numerical examples were presented in order to show the validity of the failure criterion. The project involved a one-year period at Carleton University in Ottawa, Canada, under the supervision of Prof. Dr. Choon-Lai Tan, specialist in fracture mechanics, anisotropic material formulation and boundary elements. This period in Canada provided the student with a strong academic formation, besides, providing the possibility of obtaining a double diploma. Through a cotutelle agreement, the student will receive a Ph.D. degree from Carleton University as well as from UNICAMP
Subject: Falha de sistema
Compósitos
Multiescala
Métodos de elementos de contorno
Aceleração (Mecânica)
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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