ESTUDO COMPARATIVO ANALÍTICO-NUMÉRICO DE VIBRAÇÕES LIVRES ACOPLADAS FLUIDO - ESTRUTURA EM CASCAS CILÍNDRICAS

Alejandro Augusto Ospina Lopes¹; Lineu José Pedroso¹; Marcus Vinicius Girão de Morais¹

¹ Universidade de Brasília

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0300

Resumo

O estudo das características dos movimentos vibratórios destas estruturas cilíndricas, onde a influência das restrições na sua vinculação e o acoplamento com o meio fluido representam parâmetros importantes para a compreensão geral do seu comportamento. Tais fatores observam-se nas aplicações industriais, como reservatórios de líquidos, tanques de combustíveis de foguetes, reatores nucleares, entre outros. Quando se deve evitar efeitos destrutivos como a ressonância, assim como garantir o desempenho da estrutura de modo a satisfazer as exigências necessárias evitando acidentes com incidências ambientais, sociais e econômicas. Neste trabalho estuda-se o comportamento dinâmico de cascas cilíndricas em vibrações livres considerando o acoplamento fluido-estrutura. A solução analítica para a vibração livre da casca cilíndrica circular é obtida considerando o campo de deformações proposto pela teoria de Donnell. Ou seja, os deslocamentos da superfície média são assumidos como expansões modais de funções trigonométricas. No estudo do fluido-acústico (cavidade cilíndrica) efeituou-se a solução da equação da onda mediante o método de separação de variáveis, quanto a análise das vibrações acopladas fluido-estrutura, aplicou-se um método pseudo-acoplado, onde implementou-se um fator de massa adicional de fluido na equação de movimento da estrutura. Em todas as análises realizadas, utilizou-se o software ANSYS, baseado no método numérico dos elementos finitos. Posteriormente com os resultados obtidos, procedeu-se um estudo comparativo analítico e numérico que mostra uma boa aproximação.

Palavras-chave: Cascas Cilíndricas; Interação Fluido-Estrutura; Método Pseudo-Acoplado; Método dos Elementos Finitos