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Título: Modelagem por elementos finitos de estruturas flexíveis
Autor(es): Lula, Guilherme Dolfini Souza
Lugli, Vinicius
Orientador(es): Borges, Adailton Silva
Palavras-chave: Método dos elementos finitos
Cinemática
Modelagem
Finite element method
Kinematics
Modeling
Data do documento: 13-Fev-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Cornelio Procopio
Citação: LULA, Guilherme Dolfini Souza, LUGLI, Vinicius. Modelagem por elementos finitos de estruturas flexíveis. 2014. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2014.
Resumo: No presente trabalho foi realizada a modelagem por elementos finitos não lineares de estruturas flexíveis. O objetivo principal do trabalho é a compatibilização espacial entre diferentes malhas para simulação da interação fluido-estrutura. Desta forma, foram criados algoritmos de acoplamento para que os deslocamentos nodais, velocidades e acelerações do modelo estrutural, obtidos a partir, da teoria de vigas de Cosserat, fosse transportado para superfície de uma estrutura imersa. Destaca-se que malhas utilizadas para os diferentes domínios, fluido e estrutural, são distintas, dados que, uma é representada por linha de centróides, de forma unidimensional, enquanto a outra é representada por uma superfície, que define o formato da estrutura imersa. Assim, no presente trabalho, foi dado foco à implementação de um algoritmo computacional que possibilita esta transferência de cinemática entre os domínios. O presente algoritmo foi desenvolvido em ambiente Matlab®. Para a validação do modelo foi utilizado o software comercial Ansys para gerar um modelo de casca da estrutura imersa. A malha da estrutura anterior foi transportada para o Matlab® e comparada aos dados cinemáticos de um modelo teórico da literatura. Após isso simulou-se a estrutura em formato de riser e catenária. Aplicadas as condições de contorno nas estruturas, foram obtidos gráficos, em ambiente Ansys e Matlab, do deslocamento temporal dos modelos utilizados. Esses analisados e comparados com a teoria e a prática para validação do algoritmo implementado.
Abstract: In the present work was performed a nonlinear finite element modeling in flexible structures. The main objective of this project is the spatial compatibilization between different meshes fluid-structures interaction simulation. Therefore, coupling algorithms have been created so that nodal displacements, velocity and acceleration of structural model obtained from the Cosserat beams theory, were transported to structure immersed surface. It is noteworthy that distinct meshes are been used for different domains, fluid and structural, the first is represented by centroid lines and is one-dimensional the second is represented by a surface that define the immersed structural format. The present work focus on the computational algorithm implementation that will possibility the exchange on the kinematics between domains. The algorithm developed on Matlab® environment. The model validation done using one immersed structural on shell model with the commercial software Ansys. The previous structural mesh brought to Matlab® and compared to kinematics data from a theoretical model. After that riser and catenaries structures formats are simulated. The contour conditionals applied to the structural models on Matlab® and Ansys environment generated charts from temporal displacement that are analyzed and compared with the theory and practice to validate the implemented algorithm.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28301
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