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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Análise da influência do fator de escala na superfície biaxial e obtenção da superfície tridimensional de falha de materiais quase frágeis com o método dos elementos discretos
Authors: Silva, Guilherme Schumacher da
metadata.dc.creator: Silva, Guilherme Schumacher da
metadata.dc.contributor.advisor1: Kosteski, Luis Eduardo
metadata.dc.description.resumo: O estudo da fratura em materiais frágeis sempre foi um dos principais problemas enfrentados na simulação computacional, devido à complexidade do assunto nos ramos da engenharia atual. O trabalho objetiva verificar a influência do efeito de escala e obter a superfície tridimensional de falha para materiais frágeis com o método dos elementos discretos formado por barras (do inglês DEM). O DEM diferentemente do método dos elementos finitos representa o sólido pelo arranjo cúbico de barras de treliça o que se torna muito vantajoso para se estudar fraturas, onde o método possui autonomia para remover alguma dessas barras e dar continuidade a simulação através da integração numérica explícita. Utiliza-se como material base um espécime com características frágeis similar a uma rocha, a condição de contorno que se utiliza para a verificação do efeito de escala é o contorno dos deslocamentos prescritos, enquanto que na obtenção da superfície tridimensional se utiliza o contorno das forças prescritas. O efeito de escala mostra-se um fenômeno que não se relaciona com a tensão máximo do corpo mas com a taxa de fissuração do mesmo, acontecendo somente nos casos com tração a proporcionalmente nos tamanhos dos elementos cúbicos até o tamanho equivalente a 40 módulos onde percebe-se que não há mudança de característica posteriormente, a superfície tridimensional apresenta-se de forma similar à proposta teórica conhecida de William e Warnke, onde a superfície apresenta resistência tendendo ao infinito em casos de compressão hidrostática. Por fim constata-se que o fenômeno do efeito de escala afeta a taxa de propagação da fissura para alguns casos de tração e a superfície tridimensional para materiais frágeis no DEM apresenta o comportamento proposto pelo critério de William e Warnke.
Abstract: The study of fractures in brittle materials always was one of the main problems faced in computer simulation because of the complexity of the subject in the branch of engineering. The main goal of this work is check the influence of the scale effect and built the three-dimensional failure surface for brittle materials using Discrete Element Method formed by bars. The DEM, differently throw the Finite Element Method, represents the solid by a cubic arrangement of truss bars that becomes much advantageous to study fractures, where the method has autonomy to remove some of these bars and give continuity to the simulation across explicit numeric simulation. It is used as base material a specimen with brittle characteristics like a rock. The boundary condition that is used to check the scale effect is the contour of prescribed displacements, while to obtain three-dimensional failure surface it is used the contour of prescribed forces. The scale effect uses to be phenomenom that is not relate to the maximum tensile strength of the body but to the rate of cracking propagation of the same, happening only in traction cases proportionally to the size of the cubic elements until the size equals to 40 modules, when we realize that there is not anymore changes of the characteristics. After, the three-dimensional failure surface presents itself similarly to the theoretical proposal from William e Warnke, where the surface presents resistance tending to infinite on the cases of hydrostatic compression. Lastly it is noted that the phenomenom of scale effect affects the rate of cracking propagation for some cases of traction loads, and the three-dimensional failure surface for brittle materials in DEM shows the behaviour proposed by the criterion of William e Warnke.
Keywords: Mechanical Engineering
Materials technology
Fracture
Publisher: Universidade Federal do Pampa
metadata.dc.rights: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://hdl.handle.net/riu/937
Issue Date: 11-Dec-2015
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