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Title in Portuguese: Ferramenta para construção de modelos para análise isogeométrica de materiais compósitos
Title: Tool for building models for isogeometric analysis of composite materials
Author: Aguiar Junior, Jonas
Advisor(s): Parente Junior, Evandro
Keywords: NURBS
Análise isogeométrica
Placas
Materiais compósitos
Issue Date: 2019
Citation: AGUIAR JUNIOR, Jonas. Ferramenta para construção de modelos para análise isogeométrica de materiais compósitos. 2019. 85 f. TCC (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: O Método do Elementos Finitos (MEF) é atualmente o método numérico mais utilizado na análise de estruturas. Em alternativa ao MEF, recentemente foi proposta a Análise Isogeométrica (AIG) que utiliza para a representação dos modelos as mesmas funções utilizadas em softwares CAD como B-Splines e NURBS. Na AIG é utilizada a mesma formulação isoparamétrica do MEF, porém os deslocamentos são aproximados utilizando as funções que descrevem as geometrias dos elementos. Com isso, elimina-se o erro da aproximação da geometria que ocorre no MEF. Outra vantagem da AIG em relação ao MEF é facilidade do refinamento. As NURBS são descritas por um conjunto de pontos de controle e vetores de valores paramétricos, permitindo representar tanto modelos padrões (quádrícas, círculos e cônicas) quanto de forma livre utilizando a mesma base de dados. Contudo, por ser um método ainda recente, poucos softwares implementam AIG, sendo mais comuns softwares acadêmicos como o FAST desenvolvido no Laboratório de Mecânica Computacional e Visualização (LMCV) da Universidade Federal do Ceará (UFC). Entretanto, a dificuldade de utilização da AIG no FAST se baseia no pré-processamento de dados. Tendo em vista isso, neste trabalho foi realizado uma pesquisa de softwares com formulação NURBS com a finalidade de se adotar um como ferramenta de pré-processamento de dados para AIG. Logo, foram tomados critérios de escolha como custo, acessibilidade dos dados das NURBS e comunicação entre os arquivos gerados pelo programa para escolha do software de modelagem gráfica utilizando NURBS e o FAST. Assim sendo, optou-se pelo Rhinoceros, software bastante utilizado para essa finalidade na comunidade acadêmica, criando modelos de placas para análise lineares, de estabilidade e vibrações. Utilizando o Rhinoceros, criou-se um código em Python capaz de se gerar um arquivo contendo todos os dados das NURBS. Os atributos como carregamento, condições de contorno, tipo de análise e propriedades dos materiais foram associados através do FAST_ModDef, outro software desenvolvido no LMCV, gerando o arquivo de entrada para análise no FAST. As análises foram feitas para materiais isotrópicos e materiais compósitos, comparando os resultados obtidos com a Literatura e MEF, obtendo excelentes resultados.
Abstract: The Finite Element Method (FEM) is currently the most widely used numerical method for structural analysis. The Isogeometric Analysis (IGA) is an alternative to FEM that uses for representation of the models the same functions used in software CAD as B-Splines and NURBS. In IGA, the same isoparametric formulation of the FEM is used, but the displacements are approximated using the functions that describe the model geometry. With this, the geometry approach error occurring in FEM is eliminated. Another advantage of IGA over FEM is ease of refinement. NURBS are described by a set of control points and parametric value (knot vector), providing representations of both standard models (quadrics, circles and conic sections) and free form using the same database. Because it is an even recent method, there are few programs using IGA, being more common academic software, such as FAST developed in the Laboratório de Mecânica Computacional e Visualização in the Universidade Federal do Ceará, the difficulty of using IGA in FAST is based on the pre-processing of data. In view of this, in this work, research of software with NURBS formulation was carried out in order to adopt one as a data pre-processing tool for IGA. Therefore, criteria of choice were taken such as cost, accessibility of NURBS data, and communication between the files generated by the program to choose graphical modeling software using NURBS and FAST. Rhinoceros, a software widely used for this purpose in the academy community, was adopted in this work to create models for linear analysis, stability, and vibrations analysis. Using Rhinoceros, a Python code was created capable of generating a file containing all NURBS data. Attributes such as loading, contour conditions, type of analysis, and material properties were associated through FAST_ModDef, other software developed in LMCV, generating the input file for analysis in FAST. The analyses were made for isotropic materials and composite materials, comparing the results obtained with the Literature and MEF, obtaining excellent results.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/52031
metadata.dc.type: TCC
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