ANÁLISE NUMÉRICA DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE TUBOS ESTRUTURAIS COM PERFURAÇÕES SUBMETIDOS À FLAMBAGEM ELÁSTICA ATRAVÉS DO MÉTODO CONSTRUCTALDESIGN

Renata Costa de Almeida Alonso¹; Vinícius Amaral Altê²; Elizaldo Domingues dos Santos¹; Mauro de Vasconcellos Real¹; Liércio André Isoldi¹; Luiz Alberto Oliveira Rocha³; João Paulo Silva Lima Lima⁴

¹ Universidade Federal do Rio Grande - Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional; 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/CILAMCE2015-0573

Resumo

Tubos estruturais são componentes empregados como colunas em estruturas metálicas devido à sua boa relação peso/resistência mecânica. Porém, quando submetidos a um carregamento de compressão axial os mesmos podem sofrer um fenômeno de instabilidade elástica conhecido como flambagem. Para uma coluna sem perfurações, existem equações analíticas para a determinação da carga crítica de flambagem. Entretanto, se existirem perfurações, somente análises experimentais ou numéricas podem ser empregadas para obter o valor desta carga crítica. Sendo assim, nesse trabalho, um modelo computacional desenvolvido no software ANSYS, que é baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), foi usado na determinação da carga crítica de um tubo estrutural perfurado. Além disso, o método Constructal Design foi aplicado para avaliar a influência da inserção de perfurações retangulares ao longo do tubo estrutural na carga crítica de flambagem. O objetivo consistiu em determinar a geometria ótima para essas colunas perfuradas submetidas à flambagem elástica, de forma a maximizar a carga crítica suportada. Foi considerado (razão entre o volume removido e o volume total da coluna) de 0.05; 0.10; 0.15 e 0.20, com variações da razão entre as dimensões características das perfurações (H0/L0).Os resultados indicaram que valores menores de H0/L0 conduzem à maiores valores de carga crítica.

Palavras-chave: Flambagem elástica de colunas; Tubos estruturais; Método Constructal Design; Modelagem Computacional