Disciplina
Dano e Fractura
Área
Área Científica de Mecânica Estrutural e Estruturas > Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado
Activa nos planos curriculares
DEAEngCmp2007 > DEAEngCmp2007 > 3º Ciclo > Opcionais > Dano e Fractura
Nível
A avaliação de conhecimentos da disciplina integra um trabalho, efectuado por grupos de 2 alunos, e um teste. O trabalho e o teste têm uma cotação de 50% cada.
Tipo
Não Estruturante
Regime
Semestral
Carga Horária
1º Semestre
2.0 h/semana
140.0 h/semestre
Objectivos
Estudo e simulação numérica do comportamento mecânico não linear dos materiais. Para cumprir esse objectivo, torna-se necessário introduzir noções de: (i) Mecânica do Dano e (ii) Mecânica da Fractura Não Linear. A Mecânica do Dano (i), é particularmente adequada para descrever o comportamento de materiais quase-frágeis, em particular quando submetidos a tensões de tracção e corte, dada a ocorrência do amolecimento. A Mecânica da Fractura Não Linear (ii) permite estudar especificamente o desenvolvimento da fissuração nos mesmos materiais, bem como a sua interacção com o comportamento e resistência estruturais. Em cada um dos casos são apresentados os modelos mais comuns que se baseiam nas respectivas teorias. São referidas as técnicas numéricas mais comuns adaptadas a materiais que exibem amolecimento, nomeadamente os métodos de Newton-Raphson e do comprimento de arco. Será também referida a utilização de métodos não iterativos propostos na literatura, particularmente úteis para a obtenção de resultados com fissuração múltipla.
Programa
1. Revisão da estrutura de um programa de elementos finitos em análise linear de estruturas. 2. A estrutura de um programa de elementos finitos em análise não linear de estruturas. 3. Técnicas de solução em análise quasi-estática: (a) Controle de forças e deslocamentos (b) Os métodos de Newton-Raphson e Quasi-Newton (c) O método do comprimento de arco (d) Critérios de convergência (e) Pontos de bifurcação críticos 4. A Mecânica do Dano (a) Um modelo elementar de dano (b) O dano isotrópico no espaço tridimensional (c) Referência à implementação em elementos finitos. Exemplo 5. Modelos baseados na Mecânica da Fractura Não-linear (a) Introdução à Mecânica da Fractura Não-linear (b) A abordagem de fenda discreta (c) A abordagem de fenda distribuída (d) Abordagens com enriquecimento dos elementos finitos (e) A utilização de métodos não iterativos (f) A modelação de estruturas de betão armado (g) A modelação de estruturas de alvenaria
Metodologia de avaliação
A avaliação de conhecimentos da disciplina integra um trabalho, efectuado por grupos de 2 alunos, e um teste. O trabalho e o teste têm uma cotação de 50% cada.
Pré-requisitos
Componente Laboratorial
Princípios Éticos
Componente de Programação e Computação
Componente de Competências Transversais
Bibliografia
Principal
Computational Methods in Non-Linear Solid Mechanics
Secundária
Métodos Computacionais na Mecânica dos Sólidos Não-Linear
Relatório 99-DEC/E-1, Eng. Civil, Universidade do Minho, Guimarães
Crack Growth and Development of Fracture Zones in Plain Concrete and Similar Materials
PhD Thesis, Report TVBM-1006, Lund, Sweden
Non-linear Finite Element Analysis of Solids and Structures
John Wiley and Sons, United Kingdom
The Finite Element Method. Volume~2: Solid and Fluid Mechanics, Dynamics and Non-linearity
O. C. Zienkiewicz and R. Taylor
J. C. Simo and T. J. R. Hughes
Engineering Application of Fracture Mechanics
editors George C. Sih and A. DiTommaso
J. Lemaitre and J. -L. Chaboche
Technical report, LMT, Université Paris
in Handbook of Materials behavior – chapter 6 – edited by J. Lemaitre, Academic Press, vol. 2
On Isotropic Scalar Damage Models for the Numerical Analysis of Concrete Structures
Rui Faria, J. Oliver, M. Cervera
Continum Damage Mechanics, Fundamentals, Higher order theories and Computational Aspects
lecture notes, course 4K060, mate, Applied Mechanics & Technology
Computational fracture mechanics in concrete techonology
editors A. Carpinteri and M. Aliabadi
WIT Press/ Computational Mechanics Publications, Southampton, United Kingdom
Strong Discontinuities Embedded in Finite Elements
Relatório ICIST, DTC nº 09/00, Lisboa
Strong Discontinuities in the Scope of the Discrete Crack Approach
Inelastic Analysis of Structures
The Extended /Generalized Finite Element Method: An overview of the Method and its Applications
Thomas-Peter Fries, Ted Belytschko
International Journal for Numerical Methods in Engineering, 84, 253-304
Daniel Dias da Costa, J. Alfaiate, L. J. Sluys, E. Júlio
International Journal of Fracture, 161, 97-119
Robust modeling of RC structures with an "event-by-event" strategy
Engineering Fracture Mechanics 75~(3-4) 590--614
Modeling Nonlinear Fracture behavior Using Non-iterative Numerical Methods
PhD Thesis in Civil Engineering, IST, Lisboa
A non-iterative approach for the modeling of quasi-brittle materials
R. Costa, J. Alfaiate, D. Dias-da-Costa, L. J. Sluys
International Journal of Fracture DOI 10.1007/s10704-012-9768-1