Propagação de trincas em meios elásticos lineares via Método dos Elementos Finitos Generalizados com estratégia global-local automatizada

Esta dissertação de mestrado apresenta a automatização da estratégia global-local sob a abordagem do Método dos Elementos Finitos Generalizados, avaliando seu desempenho na simulação de problemas bidimensionais da Mecânica da Fratura Linear Elástica. O Método dos Elementos Finitos Generalizados é um método numérico estabelecido como alternativa ao Método dos Elementos Finitos, sendo particularmente eficaz na análise de problemas cuja solução não é suave. Propõe-se uma estratégia automatizada de construção de problemas locais, cujas soluções enriquecem a aproximação de um problema global único, tendo em vista a redução da interferência do usuário na simulação da propagação de trincas. A implementação computacional atuou na expansão do sistema INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), um projeto software livre desenvolvido no Departamento de Engenharia de Estruturas da Universidade Federal de Minas Gerais. Novos procedimentos foram incorporados ao sistema, viabilizando a construção automatizada de problemas locais capazes de acompanhar a trajetória descrita ao longo do processo de crescimento de uma trinca. A implementação foi validada através da simulação numérica de problemas com solicitações e geometrias diversas, buscando a correta obtenção de fatores de intensidade de tensão nos modos I e II de abertura de trinca. O desempenho do método foi mensurado com base nos resultados obtidos em energia de deformação, fatores de intensidade de tensão e trajetória de propagação da trinca. Foram consideradas as influências dos ciclos de análise global-local, enriquecimento polinomial e topologia da malha. Buscou-se, adicionalmente, avaliar o efeito da abordagem estável do Método dos Elementos Finitos Generalizados sobre o enriquecimento obtido da solução numérica do problema local.