Use este identificador para citar ou linkar para este item:
https://repositorio.ifg.edu.br/handle/prefix/358| Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
| Título: | Formulação computacional e análise comparativa elástico-linear de vigas utilizando o método dos elementos finitos |
| Título(s) alternativo(s): | Computacional formulation and elastc-linear comparative analysis of beams using the finite element method. |
| Autor(es): | Bernardes, Efraim Soares |
| Primeiro Orientador: | Carrijo, Elias Calixto |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Alencar, Guilherme Santana |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Carrijo, Elias Calixto |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Oliveira, Janes Cleiton Alves de |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Mendes, Marcus Vinicius Araújo da Silva |
| Resumo: | Este trabalho fundamenta-se na análise estrutural elástico-linear de vigas a partir de métodos numéricos com vistas a comparação com as soluções obtidas com as teorias clássicas. Nesse sentido, teve como objetivo o desenvolvimento de uma rotina computacional de cálculo de esforços e deslocamentos em vigas contínuas de Euler-Bernoulli, baseando-se no Método dos Elementos Finitos (MEF). Em face da formulação numérica desenvolvida segundo a teoria da elasticidade e através do MEF, o estudo da linha elástica foi realizado segundo a aproximação em função polinomial de grau três, considerando a análise energética por meio do conceito da mínima energia potencial total e do princípio de minimizações de funcionais do cálculo variacional. Logo, foram estabelecidas as relações matriciais entre a rigidez da estrutura, seu carregamento e os deslocamentos por estes causadas, podendo, a partir dos resultados de deslocamento nodais, obter os valores de esforços internos e reações nos vínculos das vigas. A partir desta formulação numérica e matemática foi realizada a implementação computacional em linguagem de alto nível procedural, montando-se as matrizes de rigidez global e local, bem como os vetores de cargas equivalentes global e local. O sistema principal em que as incógnitas são os deslocamentos nodais fora resolvido segundo o método de Gauss-Jordan e os esforços internos e as reações de apoio obtidos com sub-rotinas baseadas no princípio da rigidez. Aplicou-se o programa em 3 casos que totalizaram 10 exemplos de vigas em situações diferentes de vínculos, carregamento externo, rigidez à flexão e materiais. Com base nos resultados, evidenciou acurácia e validação dentre a aplicação da rotina aos exemplos analisados, tendo como base comparativa resultados analíticos e/ou valores advindos de outros autores e softwares de análise estrutural. Os resultados nodais de esforços, reação de apoio e deslocamentos foram consistentes em termos de vigas isostáticas e hiperestáticas. Por fim, verificou-se, ainda que os valores de esforços e deslocamentos foram obtidos de forma discreta (nodais), tornar-se possível a obtenção aproximada dos diagramas de esforços internos e da linha elástica de uma viga segundo um maior refinamento da matriz de elementos. |
| Abstract: | This work is based on the elastic-linear structural analysis of beams using numerical methods to compare with the solutions obtained with the classical theories. In this sense, it aimed to develop a computational routine for calculating stress and displacement in continuous beams by Euler-Bernoulli, based on the Finite Element Method (FEM). Given the numerical formulation developed according to the theory of elasticity and through the MEF, the study of the elastic line was performed according to the approximation in degree three polynomial function, considering the energy analysis through the concept of the minimum total potential energy and the principle of functional minimizations of variational calculus. Thus, the matrix relations between the structure stiffness, its loading and the displacements caused by them were established. From the results of nodal displacement, the values of internal stresses and reactions in the beams can be obtained. From this numerical and mathematical formulation, the computational implementation was performed in high procedural language, assembling the global and local stiffness matrices, as well as the global and local equivalent load vectors. The main system whose unknowns are the nodal displacements had been solved by the Gauss-Jordan method and the internal efforts and support reactions obtained with stiffness-based subroutines. The program was applied in 3 cases totaling 10 examples of beams in different situations of bonds, external loading, flexural stiffness and materials. Based on the results, it showed accuracy and validation between the routine application to the analyzed examples, based on comparative analytical results and / or values from other authors and structural analysis software. The nodal results of efforts, support reaction and dislocations were consistent in terms of isostatic and hyperstatic beams. Finally, it was verified that, although the values of efforts and displacements were obtained discreetly (nodal), it is possible to obtain the approximation of the internal stress diagrams and the elastic line of a beam according to a greater refinement of the stress matrix. Elements. |
| Palavras-chave: | Vigas de Euler-Bernoulli Método dos Elementos Finitos Análise computacional |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Insitituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás |
| Sigla da Instituição: | IFG |
| metadata.dc.publisher.department: | Câmpus Goiânia |
| Citação: | BERNARDES, S. E. Formulação computacional e análise comparativa elástico-linear de vigas utilizando o método dos elementos finitos. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás, Goiânia, 2019. |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://repositorio.ifg.edu.br/handle/prefix/358 |
| Data do documento: | 5-Dez-2019 |
| Aparece nas coleções: | Bacharelado em Engenharia Civil |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tcc_Efraim Soares Bernardes.pdf | 4,3 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.