Análise elastoplástica com não-linearidade geométrica de estruturas através de elementos hexaédricos tri-lineares com um ponto de integração

Abstract

As principais motivações para este trabalho são a formulação e aplicação de um algoritmo computacional para análise elastoplástica estática de estruturas, incluindo deslocamentos e rotações finitas. Um elemento finito isoparamétrico hexaédrico com oito nós e um ponto de integração é utilizado. São apresentados mecanismos para evitar os modos espúrios assim como travamento volumétrico e de cisalhamento. É empregada uma formulação co-rotacional para tratar da não-linearidade geométrica, enquanto que um algoritmo explícito (baseado no método de Euler) é implementado para a análise elastoplástica. Os critérios de escoamento aplicados incluem tanto o modelo de Mohr- Coulomb como o de von Mises com encruamento isotrópico. São apresentados exemplos numéricos com comportamento altamente não-linear para demonstrar a aplicabilidade da formulação.

The main purposes of this work are the formulation and application of a computational algorithm for the elastoplastic static analysis of structures, including finite displacements and rotations. An hexahedrical isoparametric finite element with eight nodes and one-point quadrature is used. Mechanisms to avoid hourglass modes as well as volumetric and shear locking are introduced. A corotational formulation is employed to deal with the geometrically nonlinear analysis, whereas an explicit algorithm (based in Euler’s scheme) is implemented for the elastoplastic analysis. The applied constitutive models include the Mohr-Coulomb as well as the von Mises yield criterion with isotropic hardening. Numerical examples with highly nonlinear behavior are presented to demonstrate the range of applicability of the formulation.