Constructal design aplicado a placas com furos elípticos sob flambagem

Anderson Luís Garcia Correia, Thiago da Silveira, Caio César Cardoso da Silva, Luiz Alberto Oliveira Rocha, Mauro de Vasconcellos Real, Elizaldo Domingues dos Santos, Liércio André Isoldi

Resumo


Placas são elementos amplamente empregados na engenharia estrutural. Em muitas situações é necessária a existência de perfurações nestas placas. Sabe-se ainda que elementos estruturais esbeltos submetidos a cargas de compressão axial podem falhar de maneira súbita, com uma tensão inferior à tensão de escoamento do material, devido a um fenômeno de instabilidade conhecido como flambagem. Nesse artigo, a Teoria Constructal será utilizada para otimizar geometricamente placas finas perfuradas, submetidas a compressão uniaxial, tendo como objetivo obter a dimensão ótima do furo que maximize a carga crítica de flambagem. Para isso diversas simulações numéricas foram realizadas, utilizando um modelo computacional baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF). Observou-se que para todos os valores de Ø (relação entre o volume do furo e o volume da placa) analisados, a placa que apresenta melhor desempenho sob compressão uniaxial é a que possui a maior relação H/L (relação entre a altura e o comprimento da placa). No que diz respeito à análise individual de cada placa, a que obteve o maior acréscimo percentual no valor de carga crítica de flambagem em relação a uma placa sem furo foi a placa 1 (H/L = 1.00), chegando a 198.98%. A placa que apresentou o menor acréscimo percentual foi a placa 4 (H/L = 0.25), com 7.72%. Ao realizar uma comparação global entre as placas, a que obteve o melhor desempenho foi a placa 1 (H/L = 1.00), apresentando uma carga crítica máxima de flambagem 176.85% maior que a carga crítica máxima na placa de pior desempenho, placa 4 (H/L = 0.25).

Palavras-chave


Carga crítica; Flambagem de placas perfuradas; Método dos elementos finitos (MEF); Otimização geométrica; Teoria Constructal

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Vetor, ISSN Impresso: 0102-7352, E-ISSN: 2358-3452, Rio Grande - RS. Brasil.