Cálculo automático de estruturas: análise de placas através do método dos elementos finitos

Nesta dissertação desenvolveu-se um programa de cálculo automático que efectua a análise estrutural de placas, sujeitas a acções estáticas e considerando um comportamento isotrópico elástico linear dos materiais. Este programa foi elaborado em linguagem Fortran. O método que se utilizou para o cálculo das estruturas é baseado na teoria dos elementos finitos, tendo sido adoptados elementos finitos com dois graus de liberdade por nó (duas translações), associados ao método dos deslocamentos para a sua resolução. Para permitir a representação dos resultados obtidos pelo programa, utilizou-se um módulo gráfico comercial: GiD. A validação do programa desenvolvido foi feita a partir da comparação dos resultados calculados de alguns exemplos com os obtidos através de um programa de cálculo estrutural de referência: SAP2000. Esta dissertação contempla ainda um manual, que tem como finalidade o fornecimento de indicações para a correcta utilização do software desenvolvido, o qual inclui orientações para a introdução de dados e respectiva interpretação de resultados.

Cálculo automático de estruturas: análise estrutural de pórticos tridimensionais

No âmbito da presente dissertação foi elaborado um programa de cálculo automático de pórticos tridimensionais, sob acções estáticas (Portic3D). Utilizaram-se elementos tipo barra 3D constituídos por dois pontos nodais com seis graus de liberdade cada, admitindo a hipótese de comportamento elástico linear do material. Apresentam-se os fundamentos da análise matricial de estruturas e descrevem-se os principais módulos computacionais que foram elaborados (em FORTRAN 90), nomeadamente descreve-se a estrutura global do programa desenvolvido e, em particular, descreve-se a técnica de assemblagem da matriz de rigidez global e do vector global das forças a partir das matrizes de rigidez elementares e dos vectores elementares das forças nodais equivalentes às cargas de vão, respectivamente. A fiabilidade do programa desenvolvido, Portic3D, foi testada através da comparação com os resultados de um programa de cálculo estrutural de referência, o SAP2000, para o caso da análise estática de um edifício de 8 pisos (sob a acção do peso próprio, sobrecargas e forças estáticas equivalentes a uma acção sísmica). Foi elaborado ainda um manual do utilizador para facilitar a utilização do software desenvolvido e para facilitar a eventual integração das rotinas desenvolvidas em programas de cálculo estrutural com novas potencialidades.

The extended unsymmetric frontal solution for multiple-point constraints

The purpose of this paper is to discuss the linear solution of equality constrained problems by using the Frontal solution method without explicit assembling. Design/methodology/approach - Re-written frontal solution method with a priori pivot and front sequence. OpenMP parallelization, nearly linear (in elimination and substitution) up to 40 threads. Constraints enforced at the local assembling stage. Findings - When compared with both standard sparse solvers and classical frontal implementations, memory requirements and code size are significantly reduced. Research limitations/implications - Large, non-linear problems with constraints typically make use of the Newton method with Lagrange multipliers. In the context of the solution of problems with large number of constraints, the matrix transformation methods (MTM) are often more cost-effective. The paper presents a complete solution, with topological ordering, for this problem. Practical implications - A complete software package in Fortran 2003 is described. Examples of clique-based problems are shown with large systems solved in core. Social implications - More realistic non-linear problems can be solved with this Frontal code at the core of the Newton method. Originality/value - Use of topological ordering of constraints. A-priori pivot and front sequences. No need for symbolic assembling. Constraints treated at the core of the Frontal solver. Use of OpenMP in the main Frontal loop, now quantified. Availability of Software.