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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37125
Tipo: Dissertação
Título: Formulação variacional de elementos finitos estabilizados aplicado ao problema de viga de Timoshenko com geometria arbitrária no espaço tridimensional
Autor(es): Sousa, Anderson Kerlly Rodrigues de
Orientador: Santos, Antônio José Boness dos
Orientador: Wyse, Ana Paula Pintado
Resumo: Apresentamos, neste trabalho, um modelo matemático para estruturas flexíveis de geometria arbitrária no espaço tridimensional, cuja cinemática esteve regida pela teo- ria de barras com flexão, cisalhamento e torção, no regime de pequenos deslocamen- tos e deformações. Inicialmente, retomamos a teoria clássica das vigas retilíneas, fun- damentada nos modelos de Euler-Bernoulli e Timoshenko, formulamos as equações governantes da deformação sob a ação de carregamentos distribuídos. Em seguida, estendemos esses conceitos teóricos para barras com curvatura arbitrária no espaço, deduzindo as equações constitutivas e de equilíbrio, que resultam em um sistema ve- torial de equações diferenciais ordinárias. Para a resolução desse problema, adota- mos uma formulação variacional abstrata baseada no princípio de Hellinger–Reissner, a qual permite tratar deslocamentos e esforços generalizados como variáveis indepen- dentes. Nesse contexto, os campos dos deslocamentos e esforços generalizados foram aproximados por funções de interpolação de mesma ordem, sendo contínuas para os deslocamentos e descontínuas para os esforços, assegurando, assim, maior flexibili- dade para representar adequadamente suas variações internas. Para garantir a estabi- lidade numérica das aproximações, incorporamos termos residuais de mínimos qua- drados diretamente nas equações de equilíbrio a nível de elemento, o que possibilita evitar o efeito de trancamento de solução. Alguns resultados numéricos são apresen- tados demonstrando a potencialidade da formulação.
Abstract: We present a mathematical model for flexible structures with arbitrary geome- tries in three-dimensional space, governed by beam theory that accounts for bending, shear, and torsion, within the framework of small displacements and strains. We be- gin by revisiting the classical theory of straight beams, founded on the Euler–Bernoulli and Timoshenko models, and derive the governing equations for deformation under distributed loading. These concepts are then extended to spatially curved beams, re- sulting in the derivation of constitutive and equilibrium equations that form a system of ordinary differential equations. To solve this problem, an abstract variational formu- lation founded on the Hellinger–Reissner principle is adopted, which enables general- ized displacements and internal forces to be treated as independent variables. In this context, the displacement and internal force fields are approximated by interpolation functions of the same polynomial degree, continuous for displacements and discon- tinuous for internal forces, thereby allowing greater flexibility in accurately capturing their internal variations. To guarantee the numerical stability of the approximations, least-squares residual terms are directly incorporated into the equilibrium equations at the element level, which prevents locking phenomena in the solution. Numerical results are presented to demonstrate the potential of the formulation.
Palavras-chave: Geometria - Espaço tridimensional
Modelo de viga de Timoshenko
Princípio de Hellinger - ReissneR
Formulação variacional mista
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Informática
Programa: Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática e computacional
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/37125
Data do documento: 28-Out-2022
Aparece nas coleções:Centro de Informática (CI) - Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática Computacional



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