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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Implementação da teoria peridinâmica no ANSYS LS-DYNA para a análise da fratura de materiais
Autor(es): Santos, Queler Ribeiro dos
Primeiro Orientador: Friedrich, Leandro Ferreira
Resumo: Este trabalho explora a mecânica da fratura, uma área crucial da mecânica dos materiais dedicada à análise da propagação de trincas em materiais sólidos. Após revisar os fundamentos da mecânica da fratura tradicional, incluindo os conceitos de energia de superfície e fator de intensidade de tensões de Griffith e Irwin, o estudo avança para a integração de métodos numéricos modernos. Entre eles, a peridinâmica (PD) se destaca como uma teoria inovadora baseada em interações não locais, que modela a formação e propagação de trincas de maneira mais precisa. Paralelamente, o método dos elementos finitos (MEF), amplamente testado, é ideal para análise em regiões contínuas do material. O trabalho foca na verificação da implementação da peridinâmica dentro do software de elementos finitos ANSYS LS-DYNA para futuro hibridização, ou seja, modelos PD e MEF unidos. Na metodologia, são detalhados os passos para a implementação da peridinâmica no ANSYS LS-DYNA, chamada de PD- DYNA, abordando a definição das propriedades do material, cálculo de parâmetros peridinâmicos, geração de nós e ligações, e aplicação de condições de contorno. Os testes, realizados em modelos bidimensionais, demonstraram que o PD-DYNA é eficaz na previsão de padrões de fratura, replicando resultados da literatura com precisão. Os resultados destacam a eficiência computacional e a aplicabilidade do método em análises estruturais. O trabalho reforça a potencialidade da integração entre PD e LS-DYNA como uma ferramenta avançada para a análise de fraturas na engenharia de materiais, apontando caminhos promissores para aplicações em novos materiais, condições de carregamento variadas e problemas tridimensionais.
Abstract: This work explores fracture mechanics, a crucial area of material mechanics dedicated to analyzing crack propagation in solid materials. After reviewing the fundamentals of traditional fracture mechanics, including the concepts of surface energy and stress intensity factors by Griffith and Irwin, the study advances to the integration of modern numerical methods. Among these, peridynamics (PD) stands out as an innovative theory based on nonlocal interactions, which models the formation and propagation of cracks more accurately. In parallel, the finite element method (FEM), widely tested, is ideal for analysis in continuous regions of the material. This work focuses on verifying the implementation of peridynamics within the ANSYS LS- DYNA finite element software for future hybridization, i.e., combining PD and FEM models. The methodology details the steps for implementing peridynamics in ANSYS LS-DYNA, called PD-DYNA, addressing the definition of material properties, calculation of peridynamic parameters, generation of nodes and bonds, and application of boundary conditions. Tests conducted on two-dimensional models demonstrated that PD-DYNA is effective in predicting fracture patterns, replicating results from the literature accurately. The results highlight the computational efficiency and applicability of the method in structural analyses. The work emphasizes the potential of integrating PD and LS-DYNA as an advanced tool for fracture analysis in material engineering, pointing to promising paths for applications in new materials, varied loading conditions, and three-dimensional problems.
Palavras-chave: Engenharia mecânica
Método dos elementos finitos
Mecânica da fratura
Mechanical engineering
Finite element method
Fracture mechanics
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Citação: SANTOS, Queler Ribeiro dos. Implementação da teoria peridinâmica no ANSYS LS-DYNA para a análise da fratura de materiais. Orientador Leandro Ferreira Friedrich. 2024. 37p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Mecânica, Alegrete, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/9781
Data do documento: 5-Dez-2024
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