a análise de placas laminadas compostas inteligentes
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3.3 Construção do espaço de aproximação 28 pela estrutura de partição da unidade, pois cada base de funções {Lij}i∈j(j) pode ter dife- rentes ordens polinomiais para cada j, ou seja, podemos ter diferentes ordens polinomiais associadas a cada nó da malha de elementos finitos. As aproximações podem também ser anisotrópicas, ou seja, com diferentes graus poli- nomiais em diferentes direções do domínio, indiferentemente da escolha do elemento finito de partição da unidade. Existem muitas situações em que a solução de um problema de valor no contorno não é uma função suave. Nestas situações, podemos usar qualquer conhecimento prévio da forma da solução para fazer uma melhor escolha dos espaços locais Xj. Por exemplo, Duarte, Babuˇska e Oden (2000) em seu trabalho apresentam a implementação do MEFG para problemas de elasticidade tridimensional, onde realizam o enriquecimento p-ortotrópico e também empregam funções conhecidas como soluções de problemas de singularidades para análise de problemas com geometria complexa. Neste sentido, Strouboulis, Babuˇska e Copps (2000) demonstram que além da PU definida à maneira do MEF representar uma grande vantagem, principalmente no que se refere à capacidade de aproximação e estabilidade do método, existem algoritmos de quadratura adaptativa que podem integrar com precisão as entidades elementares e métodos de solução direta que podem lidar com os sistemas de equações que resultam de alguma forma onerosos devido à aplicação de funções de enriquecimento especiais. Concluindo, para um caso geral define-se a família de Nuvens para o MEFG F k=1 N ϕj(x) = N j=1 ϕj(x)Lji(x) N j=1 |i ∈ j(j) (3.16) onde ϕj(x) são funções PU, neste caso, de grau k = 1 e Lji(x) são as funções de enriqueci- mento, família esta utilizada para construir a seguinte aproximação em que Φ T = u(x) = U T (x) = N ϕj(x) uj + j=1 qj Lji(x)bji = Φ T U (3.17) i=1 u1 b11 · · · b1q j · · · uN bN1 · · · bNq j ϕ1 L11ϕ1 · · · L1q j ϕ1 · · · ϕN LN1ϕN · · · LNq j ϕN
3.3 Construção do espaço de aproximação 29 sendo qj o número de funções de enriquecimento de cada nó. Então, sendo Uh o subespaço gerado por um conjunto de funções cinematicamente admissíveis e Vh o subespaço gerado por um conjunto de variações cinematicamente ad- missíveis, chega-se à seguinte aproximação de Galerkin, na abordagem do MEFG, para o PVC, que é encontrar u ∈ Uh tal que B(u, v) = ℓ(v) ∀v ∈ Vh (3.18) onde u e v ∈ Uh = Vh ⊂ H 1 , sendo H 1 o espaço de Hilbert de grau 1 definido no domínio Ω, B(•, •) é uma forma bilinear de H 1 × H 1 −→ R e ℓ(•) uma forma linear em H 1 −→ R, que conduz ao seguinte sistema de equações onde V T = B(Φ T U, Φ T V) = ℓ(Φ T V) (3.19) v1 c11 · · · c1q j · · · vN cN1 · · · cNq j Caso as funções Lij sejam todas polinomiais, formando o espaço Pp dos polinômios até a ordem p, definindo a família F k=1,p N de funções geradas pela PU geradora do espaço Pk, a aproximação u será representada de modo particular como up(x) = N q j(p) ϕj(x) uj + pji(x)bji = Φ T U (3.20) j=1 i=1 No âmbito deste trabalho, para o desenvolvimento de uma formulação de elementos finitos generalizados para placas, pretende-se construir espaços de aproximação locais com enriquecimento até terceira ordem, sobre uma PU com funções bi-lineares, conforme a combinação linear expressa por ϕj × x − xj x − xj 1, , y − yj hxj hxj hyj 3 x − xj , hxj x − xj , hxj 2 y − yj hyj 2 x − xj , hxj x − xj , hxj y − yj hyj hyj , y − yj hxj hyj 2 , 2 (3.21) 3 y − yj y − yj ,
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3.3 Construção do espaço <strong>de</strong> aproximação 29<br />
sendo qj o número <strong>de</strong> funções <strong>de</strong> enriquecimento <strong>de</strong> cada nó.<br />
Então, sendo Uh o subespaço gerado por um conjunto <strong>de</strong> funções cinematicamente<br />
admissíveis e Vh o subespaço gerado por um conjunto <strong>de</strong> variações cinematicamente ad-<br />
missíveis, chega-se à seguinte aproximação <strong>de</strong> Galerkin, na abordagem do MEFG, para o<br />
PVC, que é encontrar u ∈ Uh tal que<br />
B(u, v) = ℓ(v) ∀v ∈ Vh<br />
(3.18)<br />
on<strong>de</strong> u e v ∈ Uh = Vh ⊂ H 1 , sendo H 1 o espaço <strong>de</strong> Hilbert <strong>de</strong> grau 1 <strong>de</strong>finido no domínio<br />
Ω, B(•, •) é uma forma bilinear <strong>de</strong> H 1 × H 1 −→ R e ℓ(•) uma forma linear em H 1 −→ R,<br />
que conduz ao seguinte sistema <strong>de</strong> equações<br />
on<strong>de</strong><br />
V T <br />
=<br />
B(Φ T U, Φ T V) = ℓ(Φ T V) (3.19)<br />
v1 c11 · · · c1q j · · · vN cN1 · · · cNq j<br />
Caso as funções Lij sejam todas polinomiais, formando o espaço Pp dos polinômios<br />
até a or<strong>de</strong>m p, <strong>de</strong>finindo a família F k=1,p<br />
N <strong>de</strong> funções geradas pela PU geradora do espaço<br />
Pk, a aproximação u será representada <strong>de</strong> modo particular como<br />
up(x) =<br />
N<br />
q <br />
j(p) <br />
ϕj(x) uj + pji(x)bji = Φ T U (3.20)<br />
j=1<br />
i=1<br />
No âmbito <strong>de</strong>ste trabalho, para o <strong>de</strong>senvolvimento <strong>de</strong> uma formulação <strong>de</strong> elementos<br />
finitos generalizados para <strong>placas</strong>, preten<strong>de</strong>-se construir espaços <strong>de</strong> aproximação locais<br />
com enriquecimento até terceira or<strong>de</strong>m, sobre uma PU com funções bi-lineares, conforme<br />
a combinação linear expressa por<br />
ϕj ×<br />
x − xj<br />
<br />
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1, , y − yj<br />
hxj<br />
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