Simulação numérica e design construtal aplicados à flambagem elástica biaxial de placas retangulares com perfurações retangulares

• Autor(a) principal: Soares, Lucas Dias
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/5630
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia mecânica; Flambagem (Mecânica); Design construtal; Mechanical engineering; Buckling (Mechanics); Constructal design

Placas finas são elementos estruturais amplamente utilizados em diversas áreas da engenharia, sendo de grande importância na engenharia aeronáutica e naval, surgindo como principal elemento na construção de cascos de embarcações e estruturas offshore. Entretanto, por constituírem-se de um elemento estrutural esbelto, estão sujeitas à ocorrência de flambagem elástica, sendo este, um fenômeno de instabilidade estrutural indesejado em projetos de engenharia. Além disso, a inserção de perfurações em placas é uma técnica comumente utilizada, seja para viabilizar acesso a instalações, seja para a redução de peso ou até mesmo por questões estéticas. Porém, a inclusão de perfurações em placas ocasiona uma redistribuição de tensões internas do elemento, afetando sua resistência mecânica e suas características de flambagem. Portanto, neste trabalho, será analisada a influência da inserção de perfurações retangulares e centralizadas no comportamento mecânico de placas finas de aço, simplesmente apoiadas e submetidas à compressão biaxial. A análise foi realizada para placas com geometria retangular (b/a = 0,5), onde b e a representam a largura e o comprimento da placa, respectivamente. Com relação a perfuração, foram inseridos, à placa, furos retangulares que tiveram a sua geometria variada baseada na sua fração volumétrica. Foram consideradas as seguintes frações volumétricas: , sendo a fração que relaciona o volume da perfuração e o volume da placa. Para determinação da carga crítica de flambagem, foi utilizado o elemento SHELL281 através do software comercial ANSYS®, que utiliza o Método de Elementos Finitos (MEF). O Método Design Construtal (DC) associado à técnica da Busca Exaustiva foi utilizado para a determinação do espaço de busca e das geometrias ótimas para todas as frações volumétricas de perfurações estudadas onde, foi possível a obtenção de geometrias otimizadas para as perfurações, buscando o melhor desempenho mecânico da estrutura. Notou-se que a inserção de perfuração, bem como o incremento da fração volumétrica, resultou na redução da carga crítica de flambagem. Ainda, a variação geométrica da perfuração pode incrementar em até 78,8% a carga crítica de flambagem da placa.