Avaliação do método dos elementos finitos estendidos para análise de mecânica da fratura computacional

Abstract

Este trabalho tem como objetivo avaliar diferentes metodologias de análise de mecânica da fratura por métodos de elementos finitos, utilizando o software de simulação ABAQUS, em especial o método dos elementos finitos estendidos, pois este método, devido a suas características relacionadas ao enriquecimento do espaço analisado, permite que se faça um estudo de propagação de trincas sem a necessidade de uma atualização no estado da malha a cada avanço de trinca. O estudo foi realizado em três etapas: a primeira comparando resultados analíticos, acerca do fator de intensidade de tensão, e experimentais presentes na literatura com os resultados obtidos por meio de um método convencional, ou seja, sem a presença de enriquecimento, de elementos finitos, o método do domínio integral de energia, onde se obteve erros relativos variando entre 2 % e 20 %, e o método dos elementos finitos estendidos, onde os erros relativos variam entre 2 % e 12 %. Após a avaliação do fator de intensidade de tensão, a segunda etapa consiste em utilizar o método dos elementos finitos estendidos para analisar a trajetória de trinca. E a terceira etapa consiste em analisar o aumento do tamanho da trinca em regime de fadiga. A segunda e terceira etapa apresentaram erros relativos menores que 12 %.