Comportamento dinâmico de uma viga-caixão típica no regime de pós-flambagem

• Autor(a) principal: Felipe Franzoni
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
• Texto Completo: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=3115
• topic: Análise modal; Flambagem; Método de elementos finitos; Propriedades mecânicas; Engenharia de materiais

Estruturas de paredes finas são extensivamente utilizadas em aplicações aeronáuticas para satisfação dos critérios simultâneos de alta performance e redução de peso. Nestas condições extremas de projeto as estruturas frequentemente operam além do limite da estabilidade local. Neste contexto, este trabalho propõe uma abordagem numérica para descrever o comportamento dinâmico de uma viga-caixão simplificada de alumínio sujeita a flambagem local. A metodologia proposta é baseada num modelo de elementos finitos não-linear e num procedimento de análise modal experimental. O modelo de elementos finitos contempla uma solução em duas etapas para os problemas não-linear estático e de vibrações livres acoplados: (i) determina-se o equilíbrio estático, considerando não-linearidades geométricas, e, (ii) resolve-se o problema linear de vibrações livres para pequenas amplitudes com base na matriz de rigidez tangente do equilíbrio estático corrente. A fim de ilustrar o método proposto, o modelo numérico é definido para uma viga-caixão simplesmente apoiada em compressão uniaxial, com diferentes valores para a excentricidade de carga. Os resultados numéricos são correlacionados com um procedimento de análise modal experimental nos regimes de pré e pós-flambagem. Com base nesta comparação, uma atualização no modelo é proposta ajustando-se imperfeições iniciais baseadas nos modos de flambagem linear. Os resultados são apresentados com o intuito de ilustrar o efeito do fenômeno da flambagem local, das imperfeições iniciais e da excentricidade de carga sobre o comportamento dinâmico da viga-caixão. As variações das frequências naturais com o carregamento são caracterizadas pela metodologia numérica. Os resultados, validados experimentalmente, se mostraram bastante satisfatórios e podem ser utilizados em fases preliminares de projeto.