Julio Cesar Gonçalves da Silva
Título
Modelo Tridimensional de Interface para Análise Fluido-Termomecânica de Estruturas em Situação de Incêndio
Resumo
Este trabalho é dedicado ao desenvolvimento de um modelo computacional para análise fluido-termomecânica de estruturas em situação de incêndio. A análise é proposta através da união da modelagem de um escoamento fracamente compressível cuja fonte de energia é determinada por um modelo de combustão (Fluidodinâmica Computacional - FDC) e uma análise termomecânica capaz de incluir grandes deslocamentos e a plasticidade dos materiais (Método dos Elementos Finitos - MEF). Uma interface capaz considerar corretamente os fenômenos de transferência de calor por convecção e radiação entre o incêndio e as superfícies expostas foi desenvolvida, permitindo a união entre estas duas disciplinas. Ao final da análise é possível obter o comportamento global de estruturas em cenários específicos de incêndio. A metodologia apresentada neste trabalho utiliza os códigos Fire Dynamics Simulator para a simulação do incêndio, e ANSYS para a análise termomecânica. Os resultados obtidos para um conjunto de estruturas são apresentados com a finalidade de avaliar e verificar a interface proposta; e indicam que a metodologia apresentada é capaz de gerar análises confiáveis de segurança contra incêndios.
Abstract
This work is dedicated to the development of a computational model for fire-thermomechanical analysis of structures under fire conditions. An analysis procedure is proposed, linking the modeling of a nearly compressible flow with input energy given by a combustion model (Computational Fluid Dynamics - CFD) and a structural thermomechanical analysis including large displacements and material plasticity (Finite Element Method - FEM). An interface is developed to perform the coupling between those two fields; this interface is capable of processing the results from the fire simulation for accounting properly the heat transfer by convection and radiation between the fire and the exposed surfaces. At the end of analysis it is possible to obtain the global structural behavior under specific fire scenarios. The methodology presented in this work adopts the codes Fire Dynamics Simulator to perform the fire simulation, and ANSYS to develop the thermomechanical analysis. The obtained results, for a selected group of structures, are presented to evaluate and verify the proposed interface and indicate that the suggested methodology can provide reliable fire-safety analyses.
