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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2011.tde-16052012-145155
Document
Author
Full name
Marcelo Rassy Teixeira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Pimenta, Paulo de Mattos (President)
Barros, Felício Bruzzi
Bittencourt, Túlio Nogueira
Proença, Sergio Persival Baroncini
Veloso, Luís Augusto Conte Mendes
Title in Portuguese
Uma contribuição para a modelagem numérica da heterogeneidade do concreto com o método de Galerkin livre de elementos.
Keywords in Portuguese
Concreto
Elemento representativo
Homogeneização
Método de Galerkin livre de elementos
Modelo de Mazars
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta uma metodologia de análise da heterogeneidade do concreto a partir de modelos computacionais desenvolvidos com o método de Galerkin livre de elementos. Esse método se caracteriza pela discretização de um domínio de interesse por um conjunto de partículas sem que exista explicitamente uma malha de elementos no sentido convencional. O objetivo é a previsão das propriedades mecânicas macroscópicas do material resultante a partir das fases individuais e do arranjo geométrico. O concreto foi admitido, na escala mesoscópica, como um composto formado por inclusões (agregado graúdo) imersas em uma matriz (argamassa). Para a simulação foi desenvolvida uma formulação multiregiões onde se admitiu que cada agregado e a argamassa são domínios distintos interligados nas suas interfaces. Para isto foram utilizadas técnicas de subdivisões do domínio (elemento representativo) ao ponto que os seus comportamentos mecânicos não foram comprometidos. Para simular o processo das perdas de rigidez com a formação da fissuração no concreto foi admitido o efeito da mecânica do dano contínuo através do modelo de Mazars. Para as análises foram desenvolvidos modelos computacionais bidimensionais e tridimensionais da heterogeneidade do concreto. A geometria dos agregados foi aproximada por circunferências e elipses no caso 2D e por esferas e elipsoides no caso 3D. Como conclusão a metodologia de multiregiões com o método de Galerkin livre de elementos foi satisfatória e os modelos apresentaram caminhos preferenciais de ruptura adequados durante a evolução da danificação.
Title in English
A contribution to the numerical modeling of the heterogeneity of concrete with the element free Galerkin method.
Keywords in English
Concrete
Element free Galerkin method
Homogenization
Mazars models
Micromechanics
Representative elements
Abstract in English
This thesis presents a methodology for analyzing the heterogeneity of concrete from computational models developed with the element free Galerkin method. This method is characterized by discretization of a domain of interest by a set of particles with no explicit mesh in the conventional sense. The goal is to predict the macroscopic mechanical properties of the material resulting from the individual phases and the geometric arrangement. The concrete was assumed, in the mesoscopic scale, as a compound formed by inclusions (coarse aggregate) embedded in a matrix (mortar). For the simulation, a formulation was developed where multi regions were admitted, assuming that each aggregate and mortar are distinct domains connected by their interfaces. For this we used techniques of subdivisions of the domain (representative elements) to the point that their mechanical behaviors were not compromised. To simulate the process of loss of stiffness with the formation of cracks in the concrete, continuum damage mechanics was admitted through Mazars model. For the analysis, two-dimensional and three-dimensional computer models of the heterogeneity of the concrete were developed. The shape of the aggregates was approximated by circles and ellipses in the two-dimensional case, and by spheres and ellipsoids for the 3D problems. In conclusion the multi region methodology with the element free Galerkin methods was satisfactory and the models presented suitable preferred paths for the rupture during the evolution of damage.
 
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Publishing Date
2012-05-16
 
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