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Aspects of the discretized peridynamic theory and the finite element method for concurrent multiscale simulation : Aspectos da teoria peridinâmica discretizada e do método dos elementos finitos para simulação em múltiplas escalas concorrentes; Aspectos da teoria peridinâmica discretizada e do método dos elementos finitos para simulação em múltiplas escalas concorrentes

Fabiano Fernandes Bargos
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 28/02/2013 PT
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Nesse trabalho, considera-se a simulação em múltiplas escalas concorrentes, usando a teoria peridinâmica e a elasticidade clássica, para a simulação de problemas de engenharia. Primeiramente a teoria peridinâmica em uma dimensão é estudada em detalhes com o foco na aplicação de condições de contorno de Dirichlet. Problemas de estado plano de tensão em chapas com e sem furo são considerados. É proposto um método de pós-processamento dos resultados de peridinâmica para o cálculo das tensões no material. Em seguida, a peridinâmica discretizada é acoplada ao método dos elementos finitos por meio de dois diferentes programas de computador, um especializado em peridinâmica e o outro em elementos finitos. A modelagem acoplada é usada para prever a formação e a propagação de uma trinca em uma chapa com furo. O fenômeno macroscópico de formação e propagação de trincas é resultado de processos físicos com origem na escala atomística. No entanto, as simulações existentes deste tipo problema são normalmente feitas com abordagens baseadas na teoria do contínuo, como a mecânica da fratura e o dano contínuo, que não consideram aspectos atomísticos do problema. A teoria peridinâmica é uma formulação da mecânica do contínuo em termos de equações integrais...

Dinâmica molecular e peridynamics aplicadas a nanotecnologia : um estudo sobre filmes finos e nanofios metálicos; Molecular dynamics and peridynamics applied to nanotechnology : a study of thin films and metallic nanowires

Zenner Silva Pereira
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 11/10/2013 PT
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Nas últimas décadas uma geração de nanodispositivos foi desenvolvida. Estes dispositivos nanoeletrônicos são fabricados por novas técnicas fundamentadas em física, química e engenharia. Muitos desses nanomateriais têm suas propriedades físicas alteradas pelo efeito de tamanho, por causa desses novos efeitos é importante entender como estes dispositivos trabalham propriamente a fim de encontrarmos formas de obter novas aplicações baseadas nestes novos efeitos. Nanofios metálicos estão sendo largamente estudados tanto teoricamente como experimentalmente. Recentemente uma nova possibilidade de soldagem foi mostrada experimentalmente entre nanofios de ouro em temperatura ambiente, sem necessidade de aplicação de calor adicional e com baixa pressão, chamada de solda fria (cold welding). Usando Dinâmica Molecular (MD) com potenciais efetivos, nós simulamos o processo de soldagem fria em nanofios de ouro, prata e ouro-prata com diâmetros de 4.3nm em 300 K. Nós mostramos que a soldagem fria é um processo possível até mesmo quando os nanofios sofrem fortes deformações e defeitos antes do processo de soldagem. Durante o processo de soldagem os nanofios resultaram com poucos defeitos. Pequenas pressões foram necessárias para que a soldagem fosse atingida. Nós também realizamos cálculos de Dinâmica Molecular com embedded-atom-method para modelar o crescimento de filmes-finos de paládio depositados em um substrato de ouro para um sistema de aproximadamente 100 mil átomos. Nós mostramos que o filmes-finos de paládio cresceu sob stress sobre o substrato de ouro. Após a deposição de 9 monocamadas o stress armazenado no filmes de paládio relaxou formando defeitos na estrutura do cristal. Defeitos do tipo falhas de empilhamento surgiram nos filmes de paládio formando um padrão de deformação no mesmo. Para quantificar o stress nós também calculamos a evolução do tensor de stress durante o crescimento. Existem fenômenos físicos como fraturas em materiais que são caracterizados pela quebra das ligações atômicas que levam a efeitos macroscópicos. Para estudarmos este tipo de problema...