Search

This paper presents the development of a formulation, based on Positional Finite Element Method, to describe the viscoelastic mechanical behavior of space trusses. The numerical method used was chosen due to its efficiency in the applications concerning nonlinear numerical analyses. The formulation describes the positional variation over time under constant stress state (creep). The objective is to provide a way to quantify the creep behavior for space truss structures and thus contribute to the encouragement of GFRP usage in such structural components. Time-dependent behavior of such materials is one the most important factors for their use in design of structures, demanding studies about the deformations expected within the operational life of the structural systems. To perform this study, the proposed methodology considers a standard solid rheological model to describe stress-strain time-dependent law. This model is implemented in the formulation for quantify the total strain energy. The effects of the model parameters in the mechanical response of the structure with accentuated geometric nonlinearity were presented. In this analysis, it was possible to identify the influence of the elastic and the viscous moduli on the creep response. Model calibration was performed using test data obtained from literature and a GFRP transmission line tower cross-arm was simulated to predict the evolution of displacements under real operational loads. From the results, it was possible to observe a fast evolution of displacements due to the creep effect in the first 7,500 h. This increase was close to 0.6% in relation to the displacement obtained in the elastic behavior. The presented methodology provided a simple and efficient way to quantify the creep phenomenon in viscoelastic GFRP composites truss structures, as can be seen in the developed analyses.

Introduction: The sitting position routinely used for a wide variety of tasks increases the potential of developing forward head posture, which can seriously compromise the health of different systems in the human body. Objective: A static equilibrium analysis was conducted, comparing the position of the head with the lumbar curve in three different sitting positions. Methods: The approximate force and flexion moment of the head extensor muscles in static equilibrium was calculated in each of the following positions: (A) without a backrest; (B) using a backrest with a 100° tilt angle; (C) using a 100° tilted backrest associated with a cylindrical lumbar support cushion at the level of the L3 vertebra. Results: The C7-tragus angles were 43°, 50° and 52°; Frankfort horizontal plane (FH) angles were 5°, 9° and 9°; force of the head extensor muscles was 53.0N, 59.7N and 43.5N and flexion moments were 2.60Nm, 2.05Nm and 1.78Nm, in positions A, B and C, respectively. Conclusion: The results revealed that the sitting position using a 100° tilted backrest and lumbar support with the smallest L3-tragus horizontal distance required less effort by the head and neck extensor muscles to retain the head in equilibrium. This study demonstrated the need to preserve the physiology of the lumbar spine, characterized by the position of the L3 vertebra, in order to ensure good head position. Resumo Introdução: A postura do indivíduo sentado, utilizada rotineiramente na execução de grande variedade de tarefas, constitui-se num potencial aumentado para o desenvolvimento da postura de projeção da cabeça, a qual pode ocasionar sérios comprometimentos à saúde de vários sistemas no corpo humano. Objetivo: Um estudo do equilíbrio estático foi realizado, relacionando a posição da cabeça com a curvatura da coluna lombar em três diferentes posturas do indivíduo sentado. Métodos: Foi realizado o cálculo do valor aproximado de força e momento fletor dos músculos extensores da cabeça na manutenção do equilíbrio estático em cada uma das seguintes posturas: (A) sem uso de encosto para as costas; (B) com uso de encosto de 100° de inclinação; (C) com uso de encosto de 100° associado a um suporte lombar cilíndrico em nível da vértebra L3. Resultados: Os ângulos tragus-C7 foram 43°, 50° e 52°; os ângulos de Frankfort foram 5°, 9° e 9°; as forças musculares extensoras da cabeça foram 53,0N, 59,7N e 43,5N e os momentos fletores foram 2,60N.m, 2,05N.m e 1,78N.m, nas posturas A, B e C, respectivamente. Conclusão: Os resultados revelaram que a postura sentada com encosto inclinado a 100° e calço lombar, onde houve a menor distância horizontal tragus-L3, apresentou menor esforço para a musculatura cervical extensora na manutenção do equilíbrio da cabeça. Este estudo demonstrou a necessidade da preservação do eixo lombar fisiológico, caracterizado pelo posicionamento da vértebra L3, para garantir o bom posicionamento da cabeça.

Neste artigo será apresentado o desenvolvimento numérico para análise de sistemas de tubulações com escoamento interno incluindo os efeitos da interação fluido-estrutura (FSI) por meio da técnica particionada. O Método dos Volumes Finitos (MVF) é empregado para o escoamento, no qual o fluido será considerado incompressível. Será adotada uma formulação Lagrangeana-Euleriana Arbitrária (ALE) para descrever o movimento da interface fluido-estrutura. O Método dos Elementos Finitos (MEF) é empregado para a tubulação, considerando os efeitos das não linearidades geométricas. O problema será considerado com um acoplamento forte, sendo utilizada uma abordagem de solução bidirecional, na qual o equilíbrio é considerado na posição deformada. A simulação será realizada com o auxílio de pacotes computacionais livres e com código aberto. Para a análise do escoamento será empregado o software Code_Saturne, que é baseado no MVF e apresenta em seu ambiente a formulação ALE implementada. Para a análise da estrutura será empregado o software Code_Aster, baseado no MEF. O acoplamento entre os dois softwares será feito por meio de uma programação em linguagem Python. Os resultados obtidos indicam a viabilidade da metodologia adotada.Palavras chave: Interação fluido-estrutura; Não linearidades geométricas; Formulação ALE; Dinâmica estrutural; Dinâmica dos fluidos

Resumo. Com o objetivo de aprimorar a simulação do comportamento não linear de estruturas de concreto, as investigações têm dedicado especial atenção à modelagem de problemas que envolvem as Mecânicas do Dano e da Fratura. O Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) surge como uma eficiente e atrativa ferramenta para este propósito. A característica nodal da estratégia de enriquecimento do MEFG permite a necessária flexibilidade para representar fenômenos como a deformação localizada, descontinuidade do material e propagação de trinca. O desenvolvimento de um robusto e confiável procedimento adaptativo para conduzir o enriquecimento é essencial para melhorar a qualidade da solução aproximada. Este trabalho apresenta o estimador de erro baseado no resíduo no subdomínio adaptado para problemas pertencentes ao campo da Mecânica do Dano. A resposta do material parcialmente frágil é descrita com base no Modelo de Mazars.Adicionalmente, é mostrada uma comparação entre os métodos de estimativa de erro baseados no elemento e no subdomínio, para avaliar o desempenho destas duas estratégias.Palavras chave: Estimadores de Erro, Partição da Unidade, Método dos Elementos Finitos Generalizados