Soluções assintóticas formais de segunda ordem na homogeneização assintótica de meios microperiódicos
Resumen
Nesta dissertação o método de homogeneização assintótica é utilizado como
ferramenta na obtenção de soluções para alguns problemas físicos, lineares, unidimensionais
e multidimensionais. O estudo se baseia em modelos matemáticos que
descrevem o comportamento de sólidos heterogêneos na microestrutura. O método
busca um novo problema, denominado problema homogeneizado (meio homogêneo),
que é equivalente ao problema original (meio heterogêneo). Assim, de um parâmetro
geométrico pequeno, separam-se as escalas macroscópica e microscópica e
aplica-se o método de homogeneização assintótica a partir da célula básica. Essa
célula apresenta uma regularidade e periodicidade na microestrutura do material,
onde contém todas as características físicas do meio. Portanto, os resultados obtidos
podem ser estendidos ao longo do domínio da estrutura. Assim, uma solução
para o problema original é proposta através de uma solução assintótica formal. No
desenvolvimento do método são encontrados os problemas locais, os coeficientes
efetivos e o problema homogeneizado. Os problemas locais são referentes ao
comportamento do material na célula básica e devem ser resolvidos para a obtenção
das soluções dos termos da solução assintótica e dos coeficientes efetivos. Esses
coeficientes, juntamente com a solução do problema homogeneizado, proporcionam
o comportamento efetivo (global), equivalente ao que ocorre fisicamente no meio
heterogêneo. O problema original apresenta equações diferenciais parciais com
coeficientes rapidamente oscilantes. Portanto, buscam-se os coeficientes efetivos,
pertencentes ao problema homogeneizado, correspondentes aos coeficientes do
problema original. Finalmente, a solução do problema original deve convergir para a
solução do problema homogeneizado, e isto é mostrado matematicamente através
da relação de proximidade entre as soluções. Em particular soluções assintóticas
formais de segunda ordem são obtidas para aproximar melhor os detalhes locais das
soluções exatas, pois nas abordagens mais tradicionais do método de homogeneização
assintótica procuram-se apenas soluções assintóticas formais de primeira ordem
que não fornecem tais detalhes. Para ilustrar os resultados obtidos são propostos
exemplos, com o intuito de verificar a proximidade entre as soluções encontradas.
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