A viscoelastic sandwich beam finite element model

Entre os sistemas de controle passivo para atenuação de vibrações em estruturas, aqueles que usam materiais visco-elásticos como núcleo dissipador de energia de vibração em vigas sanduíche são abordados neste trabalho. Apresenta-se um modelo numérico baseado numa formulação denominada GHM (Golla-Hughes Method) que simula o comportamento dinâmico de materiais visco-elásticos. Os parâmetros do GHM usados na caracterização do material visco-elástico foram determinados experimentalmente e um modelo de elemento finito sanduíche foi obtido e validado através de comparações entre resultados numéricos e experimentais, demonstrando um desempenho favorável do modelo proposto

Modelagem computacional biomecânica de tecidos ósseos com adoção de propriedades linear-elásticas homogeneizadas

-O estudo de propriedades mecânicas de materiais biológicos é uma tarefa extremamente instigante e com aplicações variadas da Mecânica do Contínuo. tecidos biológicos moles são viscoelásticos, não-homogêneos, anisotrópicos e freqüentemente estão submetidos a grandes deformações. A definição de modelos matemáticos para a descrição do comportamento mecânico de tais materiais depende da aplicação de novas e variadas técnicas experimentais, enquanto a simulação computacional pode ser empregada, por exemplo, para averiguar o efeito de fármacos sobre o comportamento de órgãos sem a necessidade de experimentos com seres vivos. O objetivo do presente estudo é, aplicando conceitos básicos da Mecânica do Contínuo, empregar a modelagem multiescala para estimar as propriedades mecânicas de tecidos ósseos. Através da técnica da Homogeneização por expansão assintótica, as propriedades efetivas do meio heterogêneo são estimadas a partir de características de cada fase constituinte. As simulações numéricas foram feitas com um programa desenvolvido em Elementos Finitos. Os resultados numéricos obtidos são comparados com informações encontradas na literatura, mostrando boa concordãncia

Modelagem termo-hídrica do comportamento do concreto sob temperaturas elevadas

O concreto é um material heterogêneo e poroso cujo comportamento é extremamente complexo, e cujas características não são totalmente compreendidas. Quando sujeito a condições ambientais extremas, como é o caso da exposição a temperaturas elevadas, esse material está suscetível a alterações físicas e químicas que podem influenciar em seu desempenho estrutural. A previsão do comportamento deste material é complicada, pois o concreto, quando submetido a carregamentos térmicos, sofre alterações na sua estrutura porosa e nas propriedades do meio que podem influenciar seu desempenho macroestrutural térmico e mecânico. Este trabalho estuda o comportamento termo-hídrico de estruturas de concreto submetidas a carregamentos térmicos através de um modelo matemático desenvolvido a partir do estudo acoplado das transferências de calor e massa no interior do material quando exposto a altas temperaturas. Tal modelo é discretizado utilizando o método das diferenças finitas e o método dos elementos finitos, e em seguida implementado no programa livre de cálculo por elementos finitos, o Cast3M– programa desenvolvido pelo DMT-CEA (Département de Mécanique et Technologie du Commissariat à l’Énergie Atomique). São obtidos resultados de temperatura e saturação de maneira direta, e a partirdeles é possível calcular a pressão de vapor, pressão líquida e pressão capilar, além da perda de massa. Esta pesquisa está inserida em um programa de colaboração entre a Universidade Federal de Juiz de forae a Universidade de Cergy-Pontoise (UCP), na França.Publicado en: Mecánica Computacional vol. XXXV no.34Facultad de Ingenierí

Análise numérica das propriedades mecânicas de nanocompósitos via expansão por homogeneização periódica

-Devido a suas propriedades elétricas, magnéticas, óticas e mecânicas, os nanotubos de carbono (NTC) são nanoestruturas extremamente atrativas para várias aplicações, nos mais diversos campos. Nanocompósitos poliméricos preenchidos com nanopartículas são materiais de grande interesse científico, por apresentarem propriedades mecãnicas, térmicas e elétricas superiores às encontradas em compósitos convencionais. Como exemplo, vários trabalhos experimentais indicam que o módulo de elasticidade do NTC pode variar entre 200GPa e 4TPa, e resistência à tração entre 10 e 200GPa - qualificando-os para o emprego na composição de nanocompósitos de alto desempenho. Para simular o comportamento de materiais heterogêneos, pode-se empregar técnicas de modelagem multiescala, que permitem considerar aspectos microescalares para representar efeitos em macroescala. Neste estudo, a técnica multiescala da Homogeneização por Expansão Assintótica é usada para simular as propriedades mecânicas de nanocompósitos através do Método dos Elementos Finitos. Os resultados numéricos obtidos foram comparados com dados encontrados na literatura, mostrando boa concordância

A methodology to obtain an analytical formula for the elastic modulus of lightweight aggregate concrete

This work proposes a methodology to predict the elastic modulus of lightweight aggregate concretes. To this end an analytical formula is achieved by curve fitting experimental results from 135 concrete samples made of 45 different mixes. The validation of the proposed methodology is carried out by applying the obtained analytical formula to a set of 90 concrete samples made of 30 different mixes. Comparisons with other methods applied to predicting the elastic modulus of lightweight aggregate concretes indicate that the results show good agreement and suggest that the proposed methodology could be applied in practical situations

METODOLOGIA COMPUTACIONAL PARA A OBTENÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE DE AGREGADOS EM CONCRETOS DE AGREGADOS LEVES

 O concreto de agregado leve é conhecido pelo seu reduzido peso específico e alta capacidade de isolamento térmico e acústico. Um dos grandes desafios relacionados a esse tipo de concreto é a obtenção do módulo de elasticidade do agregado leve, função da sua dimensão reduzida, o que gera dificuldades na realização de ensaios experimentais. Vários trabalhos na literatura determinam o módulo de elasticidade do agregado leve por meio de métodos baseados em formulação matemática. Uma alternativa a tais métodos é o emprego de modelos de simulação e a resolução de um problema inverso para a previsão das propriedades do agregado leve. O objetivo do trabalho é a obtenção do módulo de elasticidade para o agregado leve pela aplicação de simulações computacionais de ensaios de compressão em corpos de prova. O modelo computacional mecânico formulado é bidimensional e bifásico, constituído pela argamassa e agregados leves de formato circular, e as simulações foram conduzidas no programa AbaqusR . A metodologia proposta emerge como uma alternativa para a determinação do módulo de elasticidade dos agregados em concretos de agregados leves para diversos tipos de curvas granulométricas e diferentes porcentagens de agregados leves

ANÁLISE TERMO-HÍDRICA DO CONCRETO UTILIZANDO O CASTEM

O concreto é um dos materiais mais utilizados na indústria da construção civil, devido a suas características como consistência e trabalhabilidade quando fresco. E depois de endurecido, por suas características mecânicas, onde destaca-se a sua resistência à tração e à compressão. A determinação de suas propriedades, entretanto, é complicada, pois o concreto, quando exposto a determinadas situações ambientais, sofre alterações em sua estrutura interna e em suas propriedades. Tais alterações microscópicas podem influenciar o comportamento macroscópico térmico e mecânico do material, chegando a comprometer a segurança de estruturas que os empreguem. Este trabalho consiste no estudo do comportamento do concreto quando sujeito a carregamentos térmicos, como é o caso de um incêndio, por exemplo. Foi utilizado um modelo existente termo-hídrico, a partir do qual, foi realizado um estudo paramétrico para situações de carregamentos distintos. Esse estudo foi feito em parceria com a Université de Cergy-Pontoise na França, utilizando o modelo desenvolvido pelo L2MGC no software livre de cálculo por elementos finitos, CASTEM

MODELAGEM COMPUTACIONAL DE ESTRUTURAS DE CONCRETO A PARTIR DO MODELO DE DANO DE MAZARS

O concreto é uma mistura heterogênea formada basicamente de cimento, água e agregados, sendo atualmente um dos materiais mais empregados na indústria da construção civil. Por essa larga utilização, o conhecimento de suas propriedades e de como o material se comporta diante das várias solicitações ao longo de sua vida útil é de grande importância - especialmente quando se considera ações deletérias tais como exposição ao fogo, por exemplo. No entanto, a previsão do comportamento de concretos é complicada visto que, quando exposto a certas condições ambientais, o material sofre alterações em sua microestrutura interna que afetam suas propriedades macroscópicas. Tendo isso em vista, esse trabalho tem como objetivo simular o dano de um elemento de concreto, empregando o modelo de Dano de Mazars em um programa de elementos finitos, a fim de descrever a perda de resistência mecânica do material devido às solicitações ao que o mesmo é submetido. As análises foram realizadas utilizando o programa comercial de elementos finitos ABAQUS, que permite ao usuário descrever modelos constitutivos específicos de materiais, incorporando ao mesmo requisitos de um problema particular. Para isso, implementou-se uma sub-rotina - chamada UMAT - desenvolvida em FORTRAN - a fim de realizar a análise de estruturas de concreto sob condições extremas. Pretende-se agora estender o modelo para uma situação em que haja uma combinação de danos por efeitos mecânicos e térmicos

A methodology to obtain an analytical formula for the elastic modulus of lightweight aggregate concrete

Este trabajo propone una metodología para evaluar el módulo elástico de los hormigones de agregados livianos. Para ello una fórmula analítica se logra mediante el ajuste de la curva de los resultados experimentales de 135 muestras de hormigón hechas de 45 mezclas diferentes. La validación de la metodología propuesta se lleva a cabo mediante la aplicación de la fórmula analítica obtenida a otro conjunto de 90 muestras de hormigón hecha de 30 mezclas diferentes. Las comparaciones con otros métodos utilizados para predecir el módulo de elasticidad de hormigones de agregados livianos muestran que los resultados sean justos y sugieren que la metodología propuesta podría aplicarse en situaciones prácticas.This work proposes a methodology to predict the elastic modulus of lightweight aggregate concretes. To this end an analytical formula is achieved by curve fitting experimental results from 135 concrete samples made of 45 different mixes. The validation of the proposed methodology is carried out by applying the obtained analytical formula to a set of 90 concrete samples made of 30 different mixes. Comparisons with other methods applied to predicting the elastic modulus of lightweight aggregate concretes indicate that the results show good agreement and suggest that the proposed methodology could be applied in practical situations