RESUMO Neste trabalho apresentam-se análises do problema bidimensional de placas compostas por materiais heterogêneos com acoplamento do MEC (Método dos Elementos de Contorno) e MEF (Método dos Elementos Finitos), através de uma abordagem multi-escala. O MEC é adotado para modelar o problema definido no macro-contínuo, que neste trabalho é dado pela análise não-linear do problema bidimensional de placas, enquanto o problema de equilíbrio na micro-escala (representada pelo Elemento de Volume Representativo - EVR) é resolvido pelo MEF. É importante notar, que na formulação não-linear do MEC é adotado o operador tangente consistente ao longo do processo iterativo, a fim de reduzir o esforço computacional, que é muito importante em uma análise multi-escala. Um EVR deve estar associado a cada ponto do macro-contínuo, onde se faz necessário conhecer as tensões e o tensor constitutivo a fim de solucionar o problema não-linear da placa. Para solucionar o problema de equilíbrio do EVR, devem-se impor ao mesmo, condições de contorno em termos de flutuações dos deslocamentos. Depois de resolver o problema de equilíbrio do EVR, a passagem do micro-contínuo para o macro-contínuo é feita adotando-se técnicas de homogeneização para os campos de tensões e do tensor constitutivo, que permitem calcular os respectivos valores homogeneizados para um ponto do macro-contínuo. Nos exemplos numéricos são definidos diferentes EVRs, os quais podem ter inclusões ou vazios no seu domínio, sendo cada fase modelada por modelos constitutivos próprios. Os resultados confirmam as potencialidades de aplicação da modelagem proposta.

Multiscale analyses considering the stretching problem in plates composed of metal matrix composites (MMC) have been performed using a coupled BEM/FEM model, where the boundary element method (BEM) and the finite element method (FEM) models, respectively, the macrocontinuum and the material microstructure, denoted as representative volume element (RVE). The RVE matrix zone behavior is governed by the von Mises elasto-plastic model while elastic inclusions have been incorporated to the matrix to improve the material mechanical properties. To simulate the microcracks evolution at the interface zone surrounding the inclusions, a modified cohesive fracture model has been adopted, where the interface zone is modeled by means of cohesive contact finite elements to capture the effects of phase debonding. Thus, this paper investigates how this phase debonding affects the microstructure mechanical behavior and consequently affects the macrostructure response in a multiscale analysis. For that, initially, only RVEs subjected to a generic strain are analyzed. Then, multiscale analyses of plates have been performed being each macro point represented by a RVE where the macro-strain must be imposed to solve its equilibrium problem and obtain the macroscopic constitutive response given by the homogenized values of stress and constitutive tensor fields over the RVE.

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RESUMO O presente trabalho trata da simulação do comportamento mecânico de microestruturas dúcteis reforçadas por inclusões elásticas e a repercussão de seu comportamento na resposta macromecânica de estruturas submetidas a carregamentos predominantes de cisalhamento. Para tanto, uma modelagem baseada em conceitos de homogeneização computacional utilizando um acoplamento direto entre escalas e do MEC/MEF é utilizado. Também, o fenômeno de descolamento de fase é levado em conta com o uso de modelo de fratura e contato onde a abertura da fratura por escorregamento é considerada. Por outro lado, a ductilidade da matriz metálica é representada pelo modelo de Von Mises. As análises numéricas são realizadas em duas etapas: uma primeira, em nível de microestrutura e, em seguida, é realizada a análise de uma chapa através do acoplamento direto entre as escalas. Contata-se coerência dos resultados encontrados nas micro e macro escalas com a utilização da modelagem proposta.

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