ANÁLISE NUMÉRICA DE SÓLIDOS AXISSIMÉTRICOS VIA MEF: APLICAÇÃO EM ELEMENTOS DE CONCRETO, DE AÇO E MISTOS DE AÇO E CONCRETO

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Publicada em 05/04/2017

Discente: Tiago José Ferreira

Resumo:

No presente trabalho tem–se como objetivo analisar o comportamento de estruturas axissimétricas submetidas a carregamentos axissimétricos, com a hipótese de relação linear–elástica do material. Para isso implementou–se computacionalmente uma formulação matemática baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF), utilizando–se a linguagem de programação Fortran 90/95 (CHAPMAN, 2003), a qual possibilita a obtenção dos valores de tensões, deformações e deslocamentos da estrutura axissimétrica. Para discretizar a estrutura foram utilizados elementos finitos triangulares com três nós, denominados de CST (Constant Strain Triangle), e como a formulação do MEF adotada neste trabalho possibilita avaliar as tensões apenas no centroide dos elementos, utilizou–se uma interpolação via polinômio de Lagrange para determinar as tensões nos nós dos elementos ou em qualquer outro ponto da estrutura. Com o intuito de verificar as respostas obtidas a partir do programa computacional implementado realizaram–se comparações com resultados da literatura e/ou de modelagens feitas com o auxílio do software ANSYS 12.1. Este trabalho pode contribuir de forma eficiente para o cálculo de tensões, deformações e deslocamentos em estruturas tais como: tubulações de água e gás, minerodutos, estacas de aço e/ou concreto, risers flexíveis, pilares de concreto e/ou aço, reservatórios, tubulões de concreto, entre outros.

Abstract:

In the present work, the objective is to analyze the behavior of axissimetric structures submitted to axissimetric loading through the hypothesis of the material’s linear-elastic relationship. For this, a computational mathematical formulation based on the Finite Element Method (FEM) was implemented by using the Fortran 90/95 programming language (CHAPMAN, 2003), which enables the values of tensions, deformations and displacements of the axissimetric structure. In order to discretize the structure, triangular finite elements with three nodes, called Constant Strain Triangle (CST), were used, and since the FEM formulation adopted in this work makes it possible to evaluate the stresses only at the centroid of the elements, a Lagrange polynomial interpolation was used to determine the stresses at the element nodes or at any point in the structure. In order to verify the answers obtained from the implemented computational program, comparisons were made with literature results and/or modeling through ANSYS 12.1 software. This work can efficiently contribute to the calculation of tensions, deformations and displacements in structures such as: water and gas pipes, pipeline, steel and/or concrete piles, flexible risers, concrete and/or steel pillars, reservoirs, concrete pipes, among others.

Palavras-chave:

Axissimetric Solids, Finite Elements Method, Numerical Analysis, Steel Structures, Concrete Structures, Steel and Concrete Structures

Áreas de Concentração:

- Mestrado: Construção Metálica

Orientadores:

- Kátia Inácio da Silva
- Paulo Anderson Santana Rocha

Banca Examinadora:

Prof. Paulo Anderson Santana Rocha, UFOP (Presidente)
Profa. Kátia Inácio da Silva, UFOP
Prof. Artur Ribeiro de Alvarenga, UFOP (Pós-doutorando)
Prof. Alexandre da Silva Galvão, UFSJ


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