Comparação caso contínuo com o caso contínuo por partes com contato perfeito para a equação elíptica via método de homogeneização assintótica
Palavras-chave:
Meios condutivos., Heterogeneidade microperiódica contínua e constante por partes., Comportamento efetivo., Homogeneização assintótica., Princípio do máximo.Resumo
Os métodos de homogeneização matemática permitem encontrar com grande precisão e rigor as propriedades efetivas de meios heterogêneos a partir das propriedades físicas e geométricas de seus componentes. Em particular, o método de homogeneização assintótica, é utilizado para encontrar os coeficientes que representam as propriedades efetivas de um meio com estrutura periódica. O presente trabalho tem como objetivo o estudo desta técnica matemática de homogeneização para obtenção do comportamento efetivo de meios micro-heterogêneos, e aplicar o formalismo matemático para construir uma solução assintótica formal de um problema unidimensional linear com coeficientes contínuos e constante por partes. Ainda, justificar-se-á matematicamente a proximidade entre as soluções dos problemas original e homogeneizado. A fim de ilustrar os resultados teóricos, apresenta-se um exemplo considerando ambos os tipos de heterogeneidade em um caso que apresenta o mesmo comportamento efetivo.
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Referências
Bakhvalov, N. S.; Panasenko, G. P. Homogenisation: Averaging processes in periodic media. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1989. https://doi.org/10.1007/978-94-009-2247-1
Einstein, A. Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen. Annalen der Physik, v.324, n.2, p.289–306, 1906. https://doi.org/10.1002/andp.19063240204
Kudriavtsev, L. D. Curso de Análisis Matemático: Tomo I. Moscou: Mir, 1983.
Maxwell, J. C. Treatise on Electricity and Magnetism. Oxford: Clarendon Press, 1873.
Rayleigh, L. On the influence of obstacles arranged in a rectangular order upon the properties of medium. Philosophical Magazine, v.34, p.481–502, 1892. https://doi.org/10.1080/14786449208620364
Sadd, M. H. Elasticity: Theory, Applications, and Numerics. Oxford: Elsevier Academic Press, 4ta. Ed., 2020. https://doi.org/10.1016/C2017-0-03720-5
Torquato, S. Random Heterogeneous Materials: Microstructure and Macroscopic Properties. New York: Springer-Verlag, 2002. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-6355-3
Caballero-Pérez, R. O.; Bravo-Castillero, J.; Pérez-Fernández, L. D. A simple scheme for calculating the energy harvesting figures of merit of porous ceramics. Energy Harvesting and Systems, v. 7, n. 1, p. 25-32, 2020a. https://doi.org/10.1515/ehs-2021-0001
Hashin, Z. Analysis of composite materials—a survey. Journal of Applied Mechanics, v. 50, p. 481-505, 1983. https://doi.org/10.1115/1.3167081
Caballero-Pérez, R. O., Bravo-Castillero, J., Pérez-Fernández, L. D., Rodríguez-Ramos, R., & Sabina, F. J. Computation of effective thermo-piezoelectric properties of porous ceramics via asymptotic homogenization and finite element methods for energy-harvesting applications. Archive of Applied Mechanics, v. 90, p. 1415–1429, 2020b. https://doi.org/10.1007/s00419-020-01675-6
Sabina, F. J., Guinovart-Díaz, R., Espinosa-Almeyda, Y., Rodríguez-Ramos, R., Bravo-Castillero, J., López-Realpozo, J. C., ... & Sánchez-Dehesa, J. Effective transport properties for periodic multiphase fiber-reinforced composites with complex constituents and parallelogram unit cells. International Journal of Solids and Structures, v. 204, p. 96-113, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2020.08.001
Bravo-Castillero, J., Ramírez-Torres, A., Sabina, F. J., García-Reimbert, C., Guinovart-Díaz, R., & Rodríguez-Ramos, R. Analytical formulas for complex permittivity of periodic composites. estimation of gain and loss enhancement in active and passive composites. Waves in Random and Complex Media, v. 30, n. 4, p. 593-613, 2020. https://doi.org/10.1080/17455030.2018.1546063
Yañez-Olmos, D., Bravo-Castillero, J., Ramírez-Torres, A., Rodríguez-Ramos, R., & Sabina, F. J. Effective coefficients of isotropic complex dielectric composites in a hexagonal array. Technische Mechanik, v. 39, n. 2, p. 220-228, 2019. https://doi.org/10.24352/UB.OVGU-2019-020
Caballero-Pérez, R. O., Bravo-Castillero, J., Pérez-Fernández, L. D., Rodríguez-Ramos, R., & Sabina, F. J. Homogenization of thermo-magneto-electro-elastic multilaminated composites with imperfect contact. Mechanics Research Communications, v. 97, p. 16-21, 2019. https://doi.org/10.1016/j.mechrescom.2019.04.005
Álvarez-Borges, F. E., Bravo-Castillero, J., Cruz, M. E., Guinovart-Díaz, R., Pérez-Fernández, L. D., Rodríguez-Ramos, R., & Sabina, F. J. Reiterated homogenization of a laminate with imperfect contact: gain-enhancement of effective properties. Applied Mathematics and Mechanics, v. 39, n. 8, p. 1119-1146, 2018. https://doi.org/10.1007/s10483-018-2352-6
Guinovart-Sanjuán, D., Vajravelu, K., Rodríguez-Ramos, R., Guinovart-Díaz, R., Bravo-Castillero, J., Lebon, F., & Sabina, F. J. et al. Analysis of effective elastic properties for shell with complex geometrical shapes. Composite Structures, v. 203, p. 278-285, 2018. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.07.036
Mattos, Lucas Prado; cruz, Manuel Ernani; Bravo-Castillero, Julián. Finite element computation of the effective thermal conductivity of two-dimensional multi-scale heterogeneous media. Engineering Computations, v. 35 n. 5, p. 2107-2123, 2018. https://doi.org/10.1108/EC-11-2017-0444
Rodríguez-Ramos, R., Otero, J. A., Cruz-González, O. L., Guinovart-Díaz, R., Bravo-Castillero, J., Sabina, F. J., ... & Sevostianov, I. Computation of the relaxation effective moduli for fibrous viscoelastic composites using the asymptotic homogenization method. International Journal of Solids and Structures, v. 190, p. 281-290, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2019.11.014
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