Estudo de sistemas particulados e contínuos: uma abordagem com métodos de elementos discretos, pontos materiais e otimização topológica

dc.contributor.advisor1Saenz, Juan Sergio Romero
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-4469-3692
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5239907504083223
dc.contributor.authorCampanharo, Gabriel de Freitas
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0001-9661-0692
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9875474586917769
dc.contributor.referee1Lara, Luciano de Oliveira Castro
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000313292957
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1675675424615229
dc.contributor.referee2Piccoli, Fabio Pavan
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-5311-5547
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0945011539941300
dc.contributor.referee3Loeffler Neto, Carlos Friedrich
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-5754-6368
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3102733972897061
dc.date.accessioned2024-05-29T20:55:39Z
dc.date.available2024-05-29T20:55:39Z
dc.date.issued2023-12-04
dc.description.abstractThis work performs a comparison between two fundamental methods in simulating complex physical systems: the Discrete Element Method (DEM) and the Material Point Method (MPM). Both methods have been widely applied to model behaviors of discrete and continuous materials in various fields of science and engineering. DEM is recognized for its ability to accurately represent the behavior of individual particles, considering their interactions and movements, particularly effective in analyzing problems involving granular interactions. For MPM relies on discretizing the continuous material into material points distributed in a mesh, allowing for the representation of deformations and movements with greater precision in situations of large deformations, especially in continuous material. The fundamental and applied aspects of both methods were explored, analyzing their advantages, limitations, and areas of application. Additionally, it directly compares the performance and results of these methods in specific scenarios, aiming to evaluate their capabilities and limitations in different contexts. Two topological optimization algorithms in continuous models were used, one for MPM and one for DEM, to understand and define the current limitations of each method, given the recent development of the methods. The results obtained in this research significantly contribute to understanding the nuances of each method, highlighting their strengths and weaknesses. The direct comparison between DEM and MPM provides a comprehensive insight into their modeling and simulation capabilities for both continuous and discrete and offers various applications for both methods.
dc.description.resumoEste trabalho realiza a comparação entre dois métodos fundamentais na simulação de sistemas físicos complexos: o Método de Elementos Discretos (MED) e o Método dos Pontos Materiais (MPM). Ambos os métodos têm sido amplamente aplicados para modelar comportamentos de materiais discretos e contínuos em diversas áreas da ciência e engenharia. O MED é reconhecido pela sua capacidade de representar corretamente o comportamento de partículas individuais, considerando suas interações e movimentos, sendo particularmente eficaz na análise de problemas que envolvem interações granulares. Já o MPM baseia-se na discretização do material contínuo em pontos materiais distribuídos na malha, permitindo a representação de deformações e movimentos com maior precisão em situações de grandes deformações, especialmente onde a matéria é contínua. Foram explorados os aspectos fundamentais e aplicados de ambos os métodos, analisando suas vantagens, limitações e áreas de aplicação. Além disso, comparou-se diretamente o desempenho e resultados desses métodos em cenários específicos, objetivando avaliar suas capacidades e limitações em diferentes contextos. Dois algorítimos de otimização topológica em modelos contínuos foram utilizados, sendo um para MPM e um para MED, buscando compreender e definir as atuais limitações de cada método em virtude do recente desenvolvimento desses métodos. Os resultados obtidos nesta pesquisa contribuem significativamente para a compreensão das nuances de cada método, destacando seus pontos fortes e fracos. A comparação direta entre MED e MPM proporciona uma visão abrangente sobre suas capacidades de modelagem e simulação, para meios contínuos e discretos e oferece diversas aplicações para ambas as ferramentas.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/12680
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.subjectOtimização topológica
dc.subjectMétodo de elementos discretos
dc.subjectMétodo dos pontos materiais
dc.subjectMateriais granulares
dc.subjectTopological optimization
dc.subjectDiscrete element method
dc.subjectMaterial point method
dc.subjectGranular materials
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.titleEstudo de sistemas particulados e contínuos: uma abordagem com métodos de elementos discretos, pontos materiais e otimização topológica
dc.typemasterThesis

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