Estudo experimental e numérico de ligações aparafusadas em aço inoxidável submetidas à tração
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11658 |
Resumo: | Currently, the design of structures performed using stainless steel considers analogies based on carbon steel grade, but this material presents four very distinct stress versus strain curves, thus modifying the overall structural behavior. In addition, the connections play a part fundamental in the overall behavior of structures. Therefore, the present work aims to evaluate the structural performance of bolted connections with distinct failure modes. These joints were performed in both austenitic and ferritic stainless steel thin-plates under tensile loading by means of experimental tests and numerical simulations. The numerical model was developed using the program Abaqus CAE, based on the experimental tests developed in this work. Subsequently, a parametric study was carried out with variations of the plate geometry. In addition, the results obtained were compared to current standard and proposed studies in the literature. Among the results, a good agreement can be observed between the numerical and experimental results. In general terms, ferritic stainless steel experimented both load and failure mode closer to the standards compared to austenitic steel. In addition, it is important to mention that the curling effect is more evident for the cases studied in austenitic steel being related to the deformation capacity of the materials analyzed. The parametric study showed that the bolted connections in which the collapse mode is related to the crushing or tearing of the plate presents a constant loading plateau when the curling effect is observed. In the connections where the failure is characterized by the rupture of the effective section, the parameter kr used in the standard showed to be very strict for the definition of the joint capacity. |
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In addition, the connections play a part fundamental in the overall behavior of structures. Therefore, the present work aims to evaluate the structural performance of bolted connections with distinct failure modes. These joints were performed in both austenitic and ferritic stainless steel thin-plates under tensile loading by means of experimental tests and numerical simulations. The numerical model was developed using the program Abaqus CAE, based on the experimental tests developed in this work. Subsequently, a parametric study was carried out with variations of the plate geometry. In addition, the results obtained were compared to current standard and proposed studies in the literature. Among the results, a good agreement can be observed between the numerical and experimental results. In general terms, ferritic stainless steel experimented both load and failure mode closer to the standards compared to austenitic steel. In addition, it is important to mention that the curling effect is more evident for the cases studied in austenitic steel being related to the deformation capacity of the materials analyzed. The parametric study showed that the bolted connections in which the collapse mode is related to the crushing or tearing of the plate presents a constant loading plateau when the curling effect is observed. In the connections where the failure is characterized by the rupture of the effective section, the parameter kr used in the standard showed to be very strict for the definition of the joint capacity.Atualmente o dimensionamento de estruturas constituídas com aço inoxidável considera analogias baseadas no aço carbono, porém este material apresenta quatro curvas tensão versus deformação muito distintas, modificando assim, o comportamento global da estrutura. Em adição, as ligações desempenham um papel fundamental no comportamento global das estruturas. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho estrutural de ligações aparafusadas com modos distintos de falha estrutural. Essas ligações foram construidas em chapas finas em aço inoxidável do tipo austenítico e ferrítico, sendo submetidas a esforços de tração por meio de ensaios experimentais e simulações numéricas. O modelo numérico foi desenvolvido utilizando o programa Abaqus CAE, tendo como base os ensaios experimentais desenvolvidos nesse trabalho. Posteriormente, foi realizado um estudo paramétrico com variações da geometria da chapa. Adicionalmente, os resultados obtidos foram comparados a norma vigente e estudos propostos na literatura. Entre os resultados encontrados, pode-se observar uma boa concordância entre os resultados do modelo numérico com os experimentais. Em termos gerais, o aço inoxidável ferrítico apresentou cargas para o modo de falha investigado mais próximas da norma de dimensionamento em comparação com o aço austenítico. Além disso, é importante mencionar que o efeito curling é mais evidente para os casos estudados em aço austenítico estando este relacionado a capacidade de deformação dos materiais analisados. O estudo paramétrico mostrou que as ligações onde o modo de colapso está relacionado ao esmagamento ou rasgamento da chapa apresenta um patamar constante de carga quando o efeito curling é observado. Nas ligações onde a falha é caracterizada pela ruptura da seção líquida, o parâmetro kr empregado na norma mostrou ser muito rigoroso para a definição da capacidade da ligação.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:03:45Z No. of bitstreams: 1 Gilmar de Castro Batista.pdf: 7492898 bytes, checksum: be791d0e87f8d4e54199971fe17153d4 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-06T19:03:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilmar de Castro Batista.pdf: 7492898 bytes, checksum: be791d0e87f8d4e54199971fe17153d4 (MD5) Previous issue date: 2018-02-08Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiroapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de EngenhariaCivil engineeringStructural analysis (engineering)Stainless steelPlates in tensionBolted connectionExperimental testsNumérical analysesEngenharia civilAnálise estrutural (Engenharia)Aço inoxidávelPeças tracionadasLigações aparafusadasAnálise experimentalAnálises numéricasCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILEstudo experimental e numérico de ligações aparafusadas em aço inoxidável submetidas à traçãoExperimental and numerical study of bolted connections in stainless steel subjected to tensioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALGilmar de Castro Batista.pdfapplication/pdf7492898http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/11658/1/Gilmar+de+Castro+Batista.pdfbe791d0e87f8d4e54199971fe17153d4MD511/116582024-02-27 14:52:33.18oai:www.bdtd.uerj.br:1/11658Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T17:52:33Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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