Mecanical and numerical models to unidimensional flexible structures / Modelos mecânicos e numéricos para estruturas flexíveis unidimensionais
AUTOR(ES)
Antônio José Boness dos Santos
DATA DE PUBLICAÇÃO
2007
RESUMO
Apresentamos um modelo matemático geral, baseado na teoria de Cosserat para estruturas flexíveis unidimensionais, em regime de deslocamentos finitos e sujeitas a restrições unilaterais. Ao modelo geral agregamos a hipótese de inextensibilidade e, desprezando os efeitos do cisalhamento e das forças inerciais, formulamos o problema variacionalmente tanto na forma cinemática quanto em Lagrangiano Aumentado. Para esta última formulação, construímos aproximações por elementos finitos de Galerkin e utilizamos um algoritmo do tipo Uzawa para a solução do problema aproximado. Apresentamos estudos numéricos com o intuito de avaliar a formulação, validar o algoritmo de solução e exemplificar possíveis aplicações práticas do modelo. Buscando viabilizar uma análise numérica, realizamos uma linearização consistente do modelo geral apresentado anteriormente, produzindo um modelo em regime de pequenos deslocamentos e deformações, descrito no espaço tridimensional. Para este problema, introduzimos uma aproximação por elementos finitos mistos estabilizados, adicionando à formulação de Galerkin formas residuais de mínimos quadrados provenientes das equações de equilíbrio. Provamos que esta formulação atende às condições suficientes para existência e unicidade de solução, independente da esbeltez da estrutura. Apresentamos estimativas de erro indicando taxas de convergência e resultados numéricos comprovando tais taxas. Apresentamos algumas aplicações dos modelos ao estudo de estabilidade de dutos aquecidos e enterrados, na análise da estabilidade de armaduras de risers e umbilicais e, na área biológica, apontamos as possibilidades de suas utilizações na modelagem de moléculas de ADN.
ASSUNTO(S)
analise teorica e experimental de estrutura equality and inequality constraints augmented lagrangian formulation stabilized mixed finit element teoria das estruturas análise estrutural e projeto barras lineares e não lineares linear and nonlinear rod model elementos finitos mistos estabilizados formulação em lagrangiano aumentado restrições de inextensibilidade e unilaterais structural theory
ACESSO AO ARTIGO
http://www.lncc.br/tdmc/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=143Documentos Relacionados
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