Mecânica do contato com o método dos elementos de contorno para modelagem de máquinas tuneladoras.

Abstract

pelos ensinamentos sobre a vida, pela amizade e apoio incessante durante todo o mestrado.Aos meus irmãos, Marco Túlio e Fernando, os amigos que terei por toda a vida, que sempre me incentivaram nas escolhas que fiz.A Hellen, pela compreensão e por estar ao meu lado nos momentos que precisei.Ao Tio Beto e à Tia Deila que, apesar da distância, sempre lembraram e se fizeram presente.Ao Professor Noronha, por ter confiado em meu trabalho e por sua dedicação e incentivo à pesquisa.Ao André Brabo, uma pessoa que admiro muito pelo seu conhecimento e humildade, que me auxiliou em grande parte do meu trabalho.Aos companheiros do LMC, em especial ao grande amigo Társis Travassos que esteve comigo desde o início do mestrado, pelos conselhos e conhecimento compartilhado.Aos meus amigos aracajuanos aqui em São Paulo com os quais compartilhei grandes momentos.À CAPES pela bolsa de pesquisa. RESUMOUma implementação computacional baseada nos conceitos da mecânica do contato e no Método dos Elementos de Contorno é desenvolvida para simular a interação entre discos de corte e maciço rochosos.Simula-se o contato considerando-se inicialmente uma superfície potencial de contato que é atualizada durante um processo de carregamento incremental, podendo conter elementos separados, em contato sem deslizamento ou com deslizamento parcial. A cada passo do carregamento incremental estima-se a configuração do modelo e os dados obtidos neste passo serão utilizados como parâmetros no passo seguinte até que todo o carregamento esteja aplicado.O modelo em estudo consiste em dois discos de corte paralelos atuando sobre uma base sólida com característica elástica linear. São feitas duas simulações com os discos de corte. Na primeira delas, compara-se a penetração dos discos utilizando-se como parâmetro os valores calculados em uma análise por elementos finitos. No segundo caso, estuda-se a distribuição de tensões no maciço quando se altera o espaçamento entre os discos para um mesmo carregamento.Além desta análise, duas outras comparações são feitas utilizando como parâmetros soluções analíticas e numéricas de modelos clássicos da mecânica do contato. São estes: cilindro e pilar em base elástica. Palavras-chave: Máquinas Tuneladoras (TBMs); Método dos Elementos de Contorno;Mecânica do Contato, Discos de corte. ABSTRACTA computational implementation based on contact mechanics and on the Boundary Element Method is developed in order to simulate the interaction between disc cutters and rock mass.The contact simulation considers initially a potential contact area which is updated during an incremental load process, in such way the surface can include elements in separation, stick or partial slip. At each incremental load step the configuration of the model shall be evaluated and the values computed at such step are used as parameter to the next load step until the end of the loading process.The investigated model consists in two parallel cutter discs on a flat elastic foundation. In the first simulation the penetration of the discs are studied and th...