Implementação computacional de um algoritmo que leva em conta o contato e atrito entre um corpo rígido e um corpo deformável

Abstract

O contato entre corpos é um dos mecanismos básicos que se apresentam na mecânica do sólido. Através de tal efeito físico é que se aplicam cargas a uma estrutura e esta as transmite a seus apoios. Neste trabalho apresenta-se a teoria e implementação computacional de um algoritmo que permite considerar os efeitos de contato e atrito entre uma superfície rígida que prescreve deslocamentos sobre um corpo flexível de comportamento elástico linear. As restrições são impostas empregando o método das funções de penalidade. A lei geral do atrito associado à regra de Coulomb de deslocamento obtem-se por analogia com a teoria da plasticidade. Na implementação computacional apareceram problemas para contornar a sobrerestrição dos termos afetados pela função de penalidade, apresentando-se duas formas de tratar os mesmos. Finalmente são apresentados dois exemplos para testar o trabalho realizado.

Contact is a basic mechanism in solid mechanics. Trhough this physical effects loads are applied to structures and transmited to their supports. The theoretical formulations and the computational implementation of an algorithm, that models contact and friction effects between a rigid surface prescrinbing and bidimensional linear elastic body are represented in this work. Restrictions are imposed using the panlaty function approach. A general law for friction associated with Coulomb displacement rule is obtained by analogy with plasticity theory. Computational difficulties to eliminate locking in terms influenced by penalty functions were detected, and two approachs were used to solve this problem. Finally, two numerical examples to test the computational code are presented.