Formulação cinemática local de métodos sem malha

Abstract

Este trabalho trata sobre a formulação local de métodos sem malha aplicados a problemas da elasticidade plana. A base teórica para o desenvolvimento das formulações fundamenta-se em princípios energéticos variacionais largamente utilizados em teoria das estruturas. A equação dos resíduos ponderados é estabelecia para um subdomínio nodal compacto e arbitrário, podendo ser interpretada como uma forma local do conhecido teorema do trabalho. Este estabelece uma relação de energia entre um campo de tensões estaticamente admissível e um campo de deformações cinematicamente admissível de forma independente, fato que possibilita a criação de diferentes formulações sem a necessidade de malha. Nesta dissertação, os métodos sem malha locais são estabelecidos pela especificação de um campo de deslocamentos cinematicamente admissível. Para a primeira formulação apresentada, define-se um campo de deslocamentos admissíveis associado a um movimento de corpo rígido translacional arbitrário, consequentemente anulando o termo do trabalho interno. Assim, a primeira formulação é função apenas de integrais regulares no contorno do subdomínio nodal, que revela-se como um dos axiomas do princípio de Euler e Cauchy. Já para a segunda formulação apresentada, estabelece-se um campo de deslocamentos admissíveis definido em termos de funções generalizadas, especificamente funções seccionalmente contínuas, cujo objetivo é eliminar a integração do processo de construção da matriz de rigidez. O método dos mínimos quadrados móveis (MMQM) é utilizado para construir a aproximação do campo elástico, em ambas as formulações, a partir dos nós da discretização do domínio. Dois problemas clássicos da teoria da elasticidade são analisados de forma a aferir a acurácia e eficiência das formulações implementadas. Os resultados obtidos neste trabalho apresentam ótima concordância com as soluções analíticas, atestando que a formulação cinemática local constitui uma base teórica confiável e robusta de métodos sem malha, no contexto da teoria das estruturas.