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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título : Método dos elementos finitos e design construtal aplicados à flambagem elástica biaxial de placas retangulares com furo elíptico
Autor(es): Prade, Mauren Rodrigues
Primeiro Orientador: Silveira, Thiago da
Resumo: Placas finas de aço são elementos muito importantes e usados em várias áreas da engenharia. Placas finas podem ser consideradas um elemento estrutural esbelto, dessa maneira quando este elemento é submetido a um carregamento de compressão biaxial pode ocorrer o fenômeno de flambagem elástica. Uma aplicação de uso de uma placa fina é quando existe uma perfuração, o que provoca uma redistribuição de tensões na placa, gerando alterações em sua resistência e nas características de flambagem. Logo, este trabalho propõe um estudo do fenômeno de flambagem por compressão biaxial em placas de aço com perfuração elíptica centralizada, simplesmente apoiada. Para isso, foi utilizada a simulação numérica, com o auxílio de software ANSYS®, para a determinação da carga crítica de flambagem. O método do Design Construtal foi aplicado, possibilitando avaliar qualitativamente o efeito gerado pela perfuração elíptica, bem como a influência da variação da relação entre as dimensões características da perfuração no comportamento mecânico das placas, averiguando a melhor distribuição das imperfeições que conduz a placa ao seu melhor desempenho. As placas foram analisadas para frações volumétricas (Φ) pré-determinadas, sendo esta a razão entre o volume de material removido e o volume de matéria da placa sem perfuração. As análises mostraram que para cada fração volumétrica foi obtido um valor de carga crítica maximizado, o qual conduz à geometria ótima. Comparando os valores de carga crítica obtidos para um mesmo Φ, houve uma melhoria de até 68,32% para a geometria ótima (Φ = 0,10). Comparando entre os diferentes Φ, o melhor desempenho, para Φ =0,10; representa uma melhoria de 104,37% no comportamento mecânico quando comparado com a pior geometria de Φ =0,20. Palavras-chaves: Placa fina, flambagem elástica biaxial, Método dos Elementos Finitos, Design Construtal, fração volumétrica.
Resumen : Thin steel plates are very important elements and are used in many areas of engineering. Thin plates can be considered a slender structural element, so when this element is subjected to a biaxial compression load, the phenomenon of elastic buckling can occur. One application of using a thin plate is when there is a perforation, which causes a redistribution of stresses in the plate, generating changes in its resistance and in the buckling characteristics. Therefore, this work proposes a study of the phenomenon of buckling by biaxial compression in steel plates with centralized elliptical perforation, simply supported. For this, numerical simulation was used, with the aid of ANSYS® software, to determine the critical buckling load. The Construtal Design method was applied, making it possible to qualitatively evaluate the effect generated by the elliptical perforation, as well as the influence of the variation of the relationship between the characteristic dimensions of the perforation on the mechanical behavior of the plates, verifying the best distribution of imperfections that leads the plate to its better performance. The plates were analyzed for predetermined volumetric fractions (Φ), this being the ratio between the volume of material removed and the volume of material on the plate without perforation. The analyzes showed that for each volumetric fraction a maximized critical load value was obtained, which leads to the optimal geometry. Comparing the critical load values obtained for the same Φ, there was an improvement of 68.32% for the optimal geometry (Φ = 0.10). Comparing between the different Φ, the best performance, for Φ =0.10; represents a 104.37% improvement in mechanical behavior when compared to the worst geometry of Φ =0.20. Keywords: Thin plates, biaxial elastic buckling, Finite Element Method, Constructal Design, volumetric fraction.
Palabras clave : Engenharia mecânica
Flambagem (Mecânica)
Método dos Elementos Finitos
Placas metálicas
Mechanical Engineering
Buckling (Mechanics)
Finite Element Method
Plates, Iron and steel
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Editorial : Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Citación : PRADE, Mauren Rodrigues. Método dos elementos finitos e design construtal aplicados à flambagem elástica biaxial de placas retangulares com furo elíptico. Orientador: Thiago da Silveira. 2022. 41p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de mecânica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de mecânica, Alegrete, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI : https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/7530
Fecha de publicación : 15-ago-2022
Aparece en las colecciones: Engenharia Mecânica

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