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Título: Desenvolvimento de um sistema gráfico para análise numérica de pavimentos asfálticos
Autor(es): Coutinho, Renato P.
Botelho, Rodrigo Paschoal
Cavalcante, Ricardo Níkollas de Andrade
Holanda, Áurea Silva de
Parente Junior, Evandro
Palavras-chave: Pavimentos de asfalto
Transportes
Método dos elementos finitos
Data do documento: Out-2009
Editor: Simpósio Internacional de Avaliação de Pavimentos e Projetos de Reforço
Citação: COUTINHO, R. P. ; BOTELHO, R. P.; CAVALCANTE, R. N. A.; HOLANDA, A. S. ; PARENTE JUNIOR, E. (2009)
Resumo: O presente trabalho trata do desenvolvimento de um pré-processador para geração de malhas axissimétricas de pavimentos asfálticos utilizadas para análise de tensões e deformações pelo Método dos Elementos Finitos (MEF). O programa,chamado PMG (Pavement Mesh Generator), permite ao usuário criar o modelo geométrico de um pavimento a partir de um pequeno conjunto de dados fornecidos pelo usuário e visualizar este modelo graficamente na tela do computador. Os dados necessários incluem características das camadas do pavimento (e.g. espessura, material) e o carregamento aplicado. Uma vez concluído o modelo geométrico, o usuário pode gerar uma malha de elementos finitos quadrilaterais ou uma malha mista, mesclando elementos finitos com elementos infinitos. Para a geração da malha, o software divide o pavimento em regiões com o objetivo principal de gerar malhas mais refinadas próximo à carga, região que apresenta uma maior concentração de tensões. À medida que se afasta do carregamento, o tamanho dos elementos aumenta de forma suave através de uma progressão aritmética. As malhas geradas pelo PMG podem ainda ser submetidas a análises de tensões e deformações através de uma chamada ao CAP3D, software desenvolvido pelo grupo de Modelagem Computacional do Laboratório de Mecânica dos Pavimentos (LMP) da UFC. Sendo um software específico para pavimentos, o PMG permite gerar malhas de maneira mais rápida e eficiente do que alguns pré-processadores mais genéricos. A inclusão de elementos infinitos na análise numérica de pavimentos asfálticos possibilita uma diminuição do esforço computacional e uma modelagem mais realista do subleito da região. Exemplos são presentados comparando as respostas em tensões obtidas utilizando malhas geradas pelo PMG e por outros pré-processadores com objetivo de validar este programa. A seguir o programa é utilizado para estudar o efeito da discretização adotada e do uso de elementos infinitos sobre a resposta obtida.
Abstract: This paper presents the development of a pre-processor for the stress analysis of flexible pavements. The software, called PMG (Pavement Mesh Generator), generates axisymmetric meshes for the numerical analyses by the Finite Element Method (FEM). The software creates and draws the geometric model using a few data given by the user. These data include the characteristics of the pavement layers (e.g. hickness, material) and the applied load. Once the geometric model is finished, two types of mesh can be generated: a finite element mesh or a mixed mesh. The first one is created using only quadrilateral finite elements, while the other mixes quadrilateral finite elements with infinite elements. The software divides the pavement structure into regions in order to generate fine meshes near the load that is the region where there is a large stress concentration. The element size increases in a smooth manner as the region gets far away from the loaded region. The meshes generated using PMG are used in the FE analyses performed by the CAP3D system, which is a program developed by the Computer Modeling group of the Pavement Mechanics Laboratory (LMP/UFC). It is important to note that PMG generates meshes more quickly than other generic pre-processors as it is specific for pavement and requires a few input data. The use of infinite elements in the pavement analyses allows a decrease in the computational effort and a more realistic representation of the subgrade. Finally, in order to validate the system, numerical examples are presented comparing the stresses obtained using PMG and other pre-processors. The system is also used to study the effect of the discretization and the influence of the infinite elements on the FE response.
Descrição: Coutinho, R. P. et al. Desenvolvimento de um sistema gráfico para análise numérica de pavimentos asfálticos. In: Simpósio Internacional de Avaliação de Pavimentos e Projetos de Reforço, 4., 2009, Fortaleza. Anais... Fortaleza: Simpósio Internacional de Avaliaçãode Pavimentos e Projetos de Reforço, 2009. p. 1-12.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/1379
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