| Summary: | === This masters thesis refers to the implementation of parametric formulation of finite element method (FEM) in Java language. All this work was implemented in numeric core of INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment), a computational system which aims the appropriation of modern recourses for software development to helpresearch in computational and numeric methods applied to engineering.The parametric formulation of FEM is studied, enumerating its generalities and correlations with object oriented programming (OOP). It is verified that the OOP are quite appropriated for the implementation of FEM parametric formulation. An object oriented analysis to identify the main necessary classes of the problem representation is done.The implementations object oriented project is shown with unified modelling language (UML). The implemented FEM recourses in this work are several types of parametric elements including one-dimensional elements with two, three an four nodes; two-dimensional quadrilateral and axisymmetric quadrilateral elements with four, eight and nine nodes;two-dimensional triangular and axisymmetric triangular elements with three, six and ten nodes; and three-dimensional hexahedral elements with eight and twenty nodes. The analysis models implemented are: one-dimensional; two dimensional plane stress and plane strain and axisymmetric; and three-dimensional. For the integral calculus relatedto parametric formulation a Gauss numeric integration was implemented. The implemented distributed loads are in lines, areas and in volumes. It was implemented linear elastic isotropic material and solution by equilibrium for problems of stress analysis. The recourses correct functioning are validated by several examples shown. === Esta dissertação de mestrado refere-se à implementação computacional da formulação paramétrica do método dos elementos finitos (MEF) utilizando a linguagem java. Todo o trabalho foi implementado no núcleo numérico do INSANE (INteractive StructuralANalysis Environment), um sistema computacional que visa a apropriação dos modernos recursos para desenvolvimento de software em favor da pesquisa na área de métodos numéricos e computacionais aplicados à engenharia. Apresenta-se um estudo da formulação paramétrica do MEF, identificando suas generalidades e correlações com a metodologia de programação orientada a objetos (POO) everificando-se a perfeita adequação desta metodologia para a referida formulação. Após uma breve revisão dos principais conceitos da metodologia de POO, discutem-se as principais vantagens da utilização da linguagem Java. Faz-se uma análise orientada a objetos buscando-se identificar as principais classes necessárias à representação do problema. O projeto orientado a objetos da implementação é, então, apresentado com o auxílio de diagramas UML (Unified Modelling Language) apropriados. Os recursos do MEF disponibilizados consistem de vários tipos de elementos paramétricos,incluindo os elementos unidimensionais de dois, três e quatro nós; os elementos bidimensionais quadrilaterais e quadrilaterais axissimétricos de quatro, oito e nove nós; os elementos bidimensionais triangulares e triangulares axissimétricos de três, seis e dez nós; e os elementos tridimensionais hexaédricos de oito e vinte nós. Os modelos de análiseimplementados são: unidimensional; bidimensional de estado plano de tensão, estado plano de deformação e axissimétrico; e tridimensional. Para o cálculo das integrais relacionadas à formulação paramétrica, implementa-se a integração numérica de Gauss com várias ordens possíveis. Os carregamentos implementados abrangem cargas distribuídas em uma linha, área ou em um volume. Implementa-se também material elástico linear isotrópico e solução por equilíbrio para problemas de análise de tensões. O correto funcionamento dos vários recursos é comprovado através de diversos exemplos
|
|---|
