Avaliação numérica do efeito do acoplamento pressão-volume em estruturas pneumáticas.

• Autor(a) principal: Rocha, Karina Bradaschia
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-15122020-122532/
• topic: Acoplamento pressão-volume; Boyle-Mariotte's law; Estruturas pneumáticas; Finite element method; Lei de Boyle-Mariotte; Método dos elementos finitos; Métodos numéricos; Numerical methods; Pneumatic structures; Pressure-volume coupling; Tensoestruturas

As estruturas pneumáticas, estruturas de membrana compostas e estabilizadas por um sistema de pressão e tensões de tração, são utilizadas devido à sua funcionalidade, custo benefício e diferentes formas que elas podem adquirir. Em se tratando de estruturas que necessitam de análises não lineares, é necessário o emprego de métodos computacionais na realização do projeto e análise estrutural dessas estruturas. Existem alguns programas que podem ser utilizados para essa modelagem, sendo que a grande maioria utiliza como procedimento de solução o Método dos Elementos Finitos (MEF). Dentro desse contexto, o programa SATS (Structural Analysis of Taut Structures) foi desenvolvido dentro do software Matlab® por Ruy Marcelo de Oliveira Pauletti e Daniel Mariani Guirardi (2006) para o cálculo e análise de tensoestruturas. Com isso, foi implementado nesse programa o acoplamento pressão-volume, dado pela lei de Boyle-Mariotte, de forma a avaliar qual a relevância de se efetuar essa consideração na análise de estruturas pneumáticas; implementou-se também a formulação referente ao enrijecimento da estrutura devido à pressão interna, ou seja, rigidez volumétrica, de forma a verificar se essa parcela ajudava na convergência desse tipo de problema. Assim, de modo a conferir as implementações e considerações mencionadas anteriormente, foram realizados quatro principais modelos e concluiuse que, para estruturas pneumáticas de pequeno porte, é muito importante se considerar a lei de Boyle-Mariotte para a análise estrutural, já que foram encontradas diferenças de aproximadamente 50% quando comparando esses resultados com os do caso onde se considera a pressão interna constante; já para estruturas de grande porte, verificou-se que a consideração da pressão interna constante dá boas aproximações dos resultados quando considerando essa variando conforme a lei de Boyle-Mariotte. Quanto à parcela de rigidez volumétrica, constatou-se que essa não melhora o tempo de convergência dos modelos e nem diminui o número de iterações total da análise, mas aumenta a influência da matriz de rigidez externa.