SIMULAÇÃO NUMÉRICA E MÉTODO CONSTRUCTAL DESIGN APLICADOS AO ESTUDO DE FLAMBAGEM EM PLACAS DE AÇO PERFURADAS
Caio Cesar Cardoso da Silva1; Elizaldo Domingues dos Santos1; Mauro de Vasconcellos Real1; Liércio André Isoldi1; Daniel Helbig2; Luíz Alberto Oliveira Rocha2
1 Universidade Federal do Rio Grande (FURG); 2 Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0383
Resumo
Placas finas de aço são elementos de extrema importância, quando utilizados como componentes estruturais em diversas estruturas nas áreas da engenharia civil, naval e aeronáutica. Sendo a placa um elemento estrutural esbelto, um comportamento mecânico singular denominado flambagem pode ocorrer quando a mesma é submetida a um carregamento de compressão axial. Este fenômeno de instabilidade pode ser dividido em flambagem elástica (linear) e elasto-plástica (não linear), dependendo de aspectos dimensionais, construtivos e/ou operacionais. Um exemplo disso é a presença de perfurações que gera uma redistribuição de tensões na placa, causando mudanças na sua resistência e nas características de flambagem. Sendo assim, este trabalho propõe o estudo do fenômeno da flambagem em placas de aço, quadradas ou retangulares, simplesmente apoiadas, com perfurações centralizadas. A simulação numérica foi utilizada, com o auxílio do software ANSYS®, para determinar a carga crítica de flambagem e a carga de ruptura da placa. O método Constructal Design foi aplicado, permitindo investigar o efeito de diferentes tipos de perfurações (elípticas, retangulares, losangulares e hexagonais), bem como a influência da variação da relação entre as dimensões características (H0/L0) de cada tipo de perfuração, no comportamento mecânico das placas, buscando definir qual a geometria que melhor distribui as imperfeições e conduz a placa a um melhor desempenho. A fração de volume referente à perfuração na placa é fixa, e corresponde a 10% do volume total da placa. Os resultados mostram a direta influência da relação H0/L0 na definição do tipo de flambagem. Além disso, o método Constructal Design permitiu determinar para cada tipo de perfuração qual a sua geometria ótima, ou seja, àquela que conduz à melhor performance.
Palavras-chave: Flambagem de placas; Flambagem elástica; Flambagem elasto-plásica; Constructal Design ; Simulação Numérica