MODELAGEM DE VIGAS POR ELEMENTOS FINITOS CONSIDERANDO A MECÂNICA DO DANO CONTÍNUO

Abstract

A análise linear elástica é ainda muito utilizada devido à simplicidade de aplicação e ao fato de que o seu conhecimento já se encontra consolidado. No entanto, uma das dificuldades da análise linear é sua inaptidão em refletir o real comportamento de estruturas menos comuns sob condições de carregamentos próximas ao colapso. Há uma tendência crescente das normas atuais de se incorporar, direta ou indiretamente, os efeitos das não linearidades nos projetos estruturais. Com o avanço tecnológico, o grau de segurança obtido e o baixo custo de pesquisas computacionais comparado com ensaios experimentais vêm possibilitando cada vez mais a aplicação de técnicas numéricas na solução não linear de problemas de estruturas. Os modelos constitutivos de dano têm sido usados como uma importante ferramenta de análise da perda de rigidez de estruturas com a finalidade de prever a degradação do material. Fisicamente, o dano pode ser visto como as deformações plásticas ou deformações permanentes originadas pela deterioração das propriedades físicas do material. Na engenharia de estruturas é de extrema importância conhecer o início, a propagação e as causas do dano para controlá-lo, estimando assim a vida útil e evitando o colapso da estrutura. Neste artigo é apresentada uma metodologia para a análise não linear de vigas, por meio do Método dos Elementos Finitos, levando em consideração o efeito da não linearidade física. O material é descrito por um modelo constitutivo fundamentado na teoria da Mecânica do Dano Contínuo. As análises não lineares estáticas são efetuadas considerando o método de Newton - Raphson associado à técnica de continuação Controle de Deslocamento Generalizado. Na obtenção do vetor de força interna e da matriz de rigidez elementar, o módulo de rigidez à flexão equivalente é obtido com a divisão da seção transversal em camadas. Problemas de vigas encontrados na literatura são analisados com o intuito de comprovar a eficiência do código computacional implementado, quanto à obtenção da trajetória de equilíbrio (força de colapso) e à distribuição do dano nas seções transversais localizadas em pontos dos elementos finitos da malha ao longo do comprimento da viga.