SIMULAÇÃO NUMÉRICA E CONSTRUCTAL DESIGN APLICADOS À MELHORIA DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE PLACAS FINAS DE AÇO COM ENRIJECEDORES SUBMETIDAS À FLEXÃO
Alexandro Pereira Ramos1; Pedro Costa da Silva2; Milton Cesar Bastos Portela Junior1; Luiz Alberto Oliveira Rocha3; Elizaldo Domingues dos Santos1; Mauro de Vasconcellos Real4; Liércio André Isoldi1; João Paulo Silva Lima1
1 Universidade Federal do Rio Grande - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica; 2 Universidade Federal do Rio Grande - Escola de Engenharia; 3 Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica; 4 Universidade Federal do Rio Grande - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0481
Resumo
Placas finas de aço são elementos estruturais amplamente empregados em engenharia, especialmente em estruturas navais e offshore. Isso se deve ao fato que estes componentes são capazes de resistir mecanicamente aos esforços que são submetidos possuindo um peso relativamente baixo. Nesse contexto, o presente trabalho analisou numericamente o comportamento mecânico de uma placa fina de aço sob flexão, engastada nos quatro lados, inicialmente sem enrijecedores, sendo seus valores máximos de deslocamento transversal e de tensão de von Mises usados como referência. Na sequência, através do Método Constructal Design, enrijecedores foram incorporados à placa. Para isso a variável fração de volume (), que representa a relação entre o volume de enrijecedores e o volume total do elemento estrutural placa/enrijecedores, foi adotada. Cabe destacar que o volume de aço usado na placa sem enrijecedores será o mesmo nas placas com enrijecedores. Além disso, a largura e o comprimento das placas com enrijecedores é o mesmo da placa sem enrijecedores. Portanto, a variação da fração de volume ocorre devido à diminuição da espessura da placa, sendo essa quantidade de aço empregada como enrijecedores na placa. Então, tendo como objetivo minimizar o deslocamento transversal e a tensão máxima, placas com enrijecedores, considerando  = 0.50, foram comparadas entre si e com a placa sem enrijecedores, visando determinar qual configuração geométrica, entre as placas analisadas, conduz ao melhor comportamento mecânico. Para tanto, o grau de liberdade he/te, que relaciona a altura do enrijecedor (he) e sua espessura (te), foi considerado. Um modelo computacional baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), desenvolvido no software ANSYS, foi utilizado. Os resultados obtidos indicaram que é possível melhorar significativamente o comportamento mecânico de uma placa fina de aço com enrijecedores sob flexão através do emprego do método Constructal Design.
Palavras-chave: Flexão; Placa; Enrijecedores; Constructal Design; Simulação Numérica