Desenvolvimento de um simulador para sistemas com acoplamento elastoplástico e difusivo

Abstract

Os simuladores voltados para mecânica computacional são um recurso tecnológico e foram construídos para preverem uma situação da realidade, ou pelo menos tentar se aproximar o máximo possível da mesma. O simulador é uma ferramenta criada que juntamente com simulações, ou seja, configurações variadas para um mesmo simulador, permite avaliar o comportamento de um processo físico que foi anteriormente implementado. O Método do Elemento Finito é uma forma de se obter uma aproximação de um modelo matemático que descreve um comportamento físico. Este método é frequentemente utilizado na área da mecânica computacional, pois é uma importante ferramenta para solução de problemas com equações diferenciais e integrais que são frequentes nos ramos das engenharias. O MPhyScas (Multi-Physics Multi-Scale Solver Environment) é um ambiente computacional dedicado a simular problemas de fenômenos acoplados, ou seja, um conjunto de fenômenos interagindo uns com os outros, levando em consideração o tempo e o espaço. Estes fenômenos podem ser interpretados como sendo as deformações de sólidos, transferência de calor, campos eletromagnéticos. Algumas soluções de problemas elásticos, plásticos, transferência de calor, são conhecidas, entretanto quando estes fenômenos interagem mutuamente cria-se um novo problema. Este novo problema que envolve múltiplos fenômenos possui uma solução não mais conhecida, tornando sua solução mais complexa. Com base neste ambiente é necessário adquirir programas que possuam a capacidade de trabalhar com vários fenômenos atuantes ao mesmo tempo. O MPhyScas, por possuir uma estrutura em camadas e fornecer um ambiente dedicado a interação entre vários fenômenos, foi utilizado no desenvolvimento deste trabalho. Esta dissertação tem o objetivo de desenvolver simuladores e simulações (utilizando o MPhyScas) para problemas multi-físicas. Inicialmente foram criados simuladores e simulações para problemas envolvendo apenas um fenômeno. Após testes realizados e comparações com as soluções analíticas criadas, foram construídos outros simuladores e configurados adequadamente para os problemas envolvendo, simultaneamente, os fenômenos de elasticidade, plasticidade e difusão.