Dissertação

{pt_PT=Simulação de problemas da mecânica estrutural utilizando “physics engines”} {} EVALUATED

{pt=Sendo uma das bases para o dimensionamento em Engenharia Civil, a análise estrutural recorre muito a programas computacionais como auxíliares de cálculo. Contudo, tais programas são, maioritariamente, desenvolvidos para profissionais e os seus criadores não estão particularmente interessados em criar produtos mais dedicados aos estudantes. Esta dissertação, foca assim o seu trabalho no desenvolvimento de uma ferramenta computacional didática para o estudo de conceitos de mecânica estrutural. Neste projeto, conciliando equações da física com conceitos utilizados nos vídeos jogos (“physics engine”), foi desenvolvido um simulador gráfico, implementando um Método de Partículas Finitas (MPF), baseado nas leis de Newton e na cinemática. Avaliando apenas o comportamento de massas individuais interligadas entre si (sistema de partículas), este método consegue simular estruturas sem verificar o seu equilíbrio global, uma vez que é verificado localmente nas partículas. Assim, conseguem-se descrever grandes movimentos de partículas ao longo do tempo e oferecer simulações gráficas, em tempo real, de estruturas simples com comportamentos física e geometricamente lineares ou não lineares. O programa desenvolvido avalia comportamentos física e geometricamente lineares, bem como inicia o estudo de comportamentos fisicamente não lineares, de estruturas reticuladas, permitindo aos utilizadores melhorar o seu entendimento de conceitos lecionados no curso de Engenharia Civil. Sendo um projeto em progresso, ainda existem melhoramentos possíveis, pois, tanto a precisão de resultados como o desempenho computacional, ainda permitem melhorias. Contudo, este programa já se apresenta como uma ferramenta didática útil no estudo/exposição de conceitos de análise estrutural, da qual tanto alunos como professores podem tirar partido academicamente. , en=As one of the bases for design in Civil Engineering, structural analysis uses computational programs to support most calculations. However, these programs are, mostly, developed for the professionals and its developers are not, therefore, particularly interested on creating separate products that may be more user-friendly for students. This dissertation focuses its work on the development of a didactic computational tool for the study of structural analysis concepts. In this project, combining physical equations with video games concepts (physic engine), a graphic simulator was developed, implementing a Finite Particle Method (MPF), based in the laws of Newton and kinematics. By only evaluating the behavior of individual, but interconnected, masses (particle system), this method can simulate structures without checking their global equilibrium, as this is done locally in the particles. It is then possible to describe large particle displacements over time and offer real-time simulations of simple structures with physical and geometrically linear or non-linear behaviors. This program evaluates physical and geometrically linear behaviors, as well as initiate the study of physically non-linear behaviors, in reticulated structures. The users can improve their understanding of concepts learned in various subjects of the Civil Engineering course. Being a project in progress, there are still possible improvements, as well as necessary ones, because both the accuracy of results and the computational performance are still open to improvement. However, this program already presents results that could be a useful tool in the study/exposition of structural analysis concepts, with which, both, students and professors could benefit, academically. }
{pt=ferramenta computacional didática, simulação em tempo real, mecânica estrutural, Método de Partículas Finitas, análise linear; análise não linear., en=computational didatic tool, real time simulation, structural mechanics, Finite Particle Method, linear analysis, non-linear analysis.}

outubro 30, 2017, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Vítor Manuel Azevedo Leitão

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado

ORIENTADOR

Francisco Afonso Severino Regateiro

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Auxiliar