Disciplina

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

R. De Borst , L. J. Sluys

1999

CTmes5142, TUDelft


Secundária

Métodos Computacionais na Mecânica dos Sólidos Não-Linear

Paulo B. Lourenço

1999

Relatório 99-DEC/E-1, Eng. Civil, Universidade do Minho, Guimarães


Crack Growth and Development of Fracture Zones in Plain Concrete and Similar Materials

Per-Erik Petersson

1981

PhD Thesis, Report TVBM-1006, Lund, Sweden


Non-linear Finite Element Analysis of Solids and Structures

M. A Crisfield

1991

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

1994

McGraw-Hill Book Company


Computational Inelasticity

J. C. Simo and T. J. R. Hughes

1998

Springer, London


Engineering Application of Fracture Mechanics

editors George C. Sih and A. DiTommaso

1985

Martinus Nijhoff Publisher


Mechanics of Solid Materials

J. Lemaitre and J. -L. Chaboche

1994

Cambridge University Press


Application de la mécanique de l'endommangement au comportement non linéaire at à la rupture du béton de structure

J. Mazars

1984

Technical report, LMT, Université Paris


A Course on Damage Mechanics

J. Lemaitre

1992

Springer


Damage Mechanics

D. Krajcinovic

1996

North-Holland, Elsevier


Damage models for concrete

G. Pijaudier-Cabot, J. Mazars

2001

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

2000

Technical Report


Continum Damage Mechanics, Fundamentals, Higher order theories and Computational Aspects

M.G.D. Geers

1999

lecture notes, course 4K060, mate, Applied Mechanics & Technology


Computational fracture mechanics in concrete techonology

editors A. Carpinteri and M. Aliabadi

1999

WIT Press/ Computational Mechanics Publications, Southampton, United Kingdom


Strong Discontinuities Embedded in Finite Elements

J. Alfaiate

2000

Relatório ICIST, DTC nº 09/00, Lisboa


Strong Discontinuities in the Scope of the Discrete Crack Approach

Daniel Semblano Dias da Costa

2010

PhD Thesis in Civil Engineering, Speciality of Mechanics of Structures and Materials, University of Coimbra (FCTUC), Coimbra


Inelastic Analysis of Structures

M. Jirásek, Z. P. Bažant

2002

John Wiley \& Sons


The Extended /Generalized Finite Element Method: An overview of the Method and its Applications

Thomas-Peter Fries, Ted Belytschko

2010

International Journal for Numerical Methods in Engineering, 84, 253-304


A comparative study on the modelling of discontinuous fracture by means of enriched nodal and element techniques and interface elements

Daniel Dias da Costa, J. Alfaiate, L. J. Sluys, E. Júlio

2010

International Journal of Fracture, 161, 97-119


Robust modeling of RC structures with an "event-by-event" strategy

J. G. Rots, B. Belletti

2003

Engineering Fracture Mechanics 75~(3-4) 590--614


Modeling Nonlinear Fracture behavior Using Non-iterative Numerical Methods

Rui Manuel Gonçalves Costa

2012

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

2012

International Journal of Fracture DOI 10.1007/s10704-012-9768-1