Dinâmica em meios setorialmente homogêneos com o método dos elementos de contorno usando as técnicas de interpolação direta e de superposição de domínios

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dc.contributor.advisor1Neto, Carlos Friedrich Loeffler
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5754-6368
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3102733972897061
dc.contributor.authorBarbosa, Joao Paulo
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/
dc.contributor.referee1Santiago, Jose Antonio Fontes
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3089-954X
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6891803842511248
dc.contributor.referee2Mansur, Webe Joao
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-6033-9653
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9499429606822923
dc.contributor.referee3Telles, Jose Claudio de Faria
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9055052467152337
dc.contributor.referee4Lara, Luciano de Oliveira Castro
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000313292957
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/1675675424615229
dc.contributor.referee5Bulcao, Andre
dc.contributor.referee6Cezario, Flavio
dc.date.accessioned2024-05-29T22:11:53Z
dc.date.available2024-05-29T22:11:53Z
dc.date.issued2019-12-12
dc.description.abstractThe Domain Superposition Technique (DST) is a new alternative to the Boundary Element Method (BEM) for solving piecewise homogeneous problems where the complete domain is divided into a surrounding homogeneous domain and other complementary subdomains with different constitutive properties. In this work, the DST is coupled to the direct interpolation technique with radial basis functions (DIBEM) to solve problems governed by the Helmholtz equation, by properly transforming the domain integral, relative to the inertia of the system, into a boundary integral. Thus, we generate a dynamic model capable of calculating the natural frequency spectrum in piecewise homogeneous domains with non-regular boundaries and internal inclusions, for both two-dimensional and three-dimensional cases. In the treatment of two-dimensional problems, linear isoparametric elements are used, while in three-dimensional cases the discretization is done by flat triangular isoparametric elements, of linear variation, with multiple nodes at the edges. To assess the numerical consistency of the more general model, simpler problems such as the three-dimensional homogeneous problems governed by the Laplace and Helmholtz equations were previously examined. Piecewise homogeneous three dimensional cases governed by the Laplace Equation were solved as well, in which the DST was also applied, including examples with geometric irregularities in the contour. The methodology proposed here provides a new model based on a BEM formulation simpler and faster than the previous related formulations, with satisfactory accuracy and convergence ensured with the mesh refinement. The work is also justified considering the use of the well-known advantages of BEM, such as its greater flexibility in mesh redefinition, its natural extension to open domain cases and suitability to fracture and contact problems, provided that the computational cost in these applications is not prohibitive.
dc.description.resumoA Técnica de Superposição de Domínio (TSD) é uma nova alternativa do Método de Elementos de Contorno (MEC) para resolver problemas setorialmente homogêneos em que o domínio completo é dividido em um domínio homogêneo circundante e outros subdomínios complementares, com diferentes propriedades constitutivas. Neste trabalho, a TSD é acoplada ao procedimento de interpolação direta com funções radiais (MECID) para resolver problemas governados pela Equação de Helmholtz, através da adequada transformação da integral de domínio relativa à inércia do sistema, transformando-a numa integral de contorno. Dessa forma, gera se um modelo dinâmico capaz de calcular o espectro de frequências naturais em domínios setorialmente homogêneos com fronteiras não regulares e inclusões internas, tanto para casos bidimensionais quanto tridimensionais. No tratamento dos problemas bidimensionais, usam-se os elementos isoparamétricos lineares, enquanto nos casos tridimensionais a discretização é feita através de elementos isoparamétricos triangulares planos, de variação linear, com nós múltiplos nas arestas. Para avalizar a consistência numérica do modelo mais geral, foram examinados previamente problemas mais simples, como os problemas homogêneos tridimensionais governados pelas Equações de Laplace e Helmholtz. Também foram resolvidos casos tridimensionais setorialmente homogêneos governados pela Equação de Laplace, em que a TSD também foi aplicada, incluindo exemplos com irregularidades geométricas no contorno. A metodologia aqui proposta fornece um modelo novo, baseado numa formulação do MEC mais simples e rápida do que as formulações afins precedentes, com precisão satisfatória e convergência assegurada com o refinamento de malha. O trabalho também se justifica considerando o aproveitamento das bem conhecidas vantagens do MEC, como sua maior flexibilidade na redefinição da malha, sua natural extensão aos casos de domínios abertos e adequabilidade aos problemas de fratura e contato, desde que o custo computacional nestas aplicações não seja proibitivo.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13636
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectMétodo dos elementos de contorno
dc.subjectProblemas de Laplace
dc.subjectMétodo dos elementos de contorno
dc.subjectProblemas de Helmholtz não homogêneos tridimensionais
dc.subjectInterpolação direta com funções radiais
dc.subjectTécnica de superposição de domínios
dc.subjectBoundary element method
dc.subjectThree-dimensional non-homogeneous Helmholtz problems
dc.subjectDirect interpolation technique with radial basis functions
dc.subjectDomain superposition technique
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleDinâmica em meios setorialmente homogêneos com o método dos elementos de contorno usando as técnicas de interpolação direta e de superposição de domínios
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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