VERIFICAÇÃO DE UM MODELO COMPUTACIONAL PARA A ANÁLISE DA FLAMBAGEM ELÁSTOPLASTICA BIAXIAL DE PLACAS FINAS

Resumo

As placas finas têm uma variada gama de aplicações na indústria naval e aeronáutica, atuando como elementos estruturais em cascos de navios e fuselagens de aviões (Helbig, 2016). Por serem elementos esbeltos essas estruturas estão sujeitas a um fenômeno de instabilidade denominado flambagem, o qual ocorre quando a estrutura é submetida à esforços compressivos axiais, causando a deflexão repentina para fora do plano da placa (Silveira, 2016). Placas finas, quando submetidas à flambagem, podem colapsar com um carregamento maior do que a carga crítica de flambagem elástica (Åkesson, 2007). Isto ocorre devido à reorganização das tensões de membrana da placa. A ocorrência da flambagem elastoplástica, referente à quando o material atinge a tensão de escoamento, acarreta no surgimento de deformações permanentes. Ainda, pelos mais variados motivos, a inclusão de perfurações em placas pode ser necessária (Helbig, 2016). Dada a complexidade da análise da flambagem de placas finas perfuradas, a modelagem computacional tem papel importante na solução de problemas. Para a obtenção de bons resultados, deve-se ter um modelo computacional verificado, de forma a comprovar a sua acurácia. Verificar um modelo computacional para flambagem elastoplástica, aplicando o Método dos Elementos Finitos (MEF) através do software ANSYS®, com o objetivo de analisar o comportamento mecânico de uma placa fina quadrada, com furo quadrado, carregada biaxialmente por cargas compressivas. Nesse trabalho foi utilizado o software ANSYS®, que é baseado no MEF para resolução do problema proposto. Este software é utilizado para resolver problemas de engenharia trazendo resultados confiáveis em um curto espaço de tempo. Para análise da flambagem de placas finas é utilizado o elemento de casca SHELL281, o qual possui 8 nós, com 6 graus de liberdade em cada, sendo 3 rotações e 3 translações. A verificação do modelo de placa fina quadrada, com perfuração quadrada, submetida à flambagem elastoplástica biaxial será realizada através das equações desenvolvidas por Shanmugam (1999). A placa analisada é quadrada, com lados L=250mm, espessura t=6,25mm e com furo quadrado centralizado de lados s=44,31mm. Através das equações propostas por Shanmugam (1999), encontrou-se uma tensão última Su=183,789 Mpa. Por meio do software ANSYS®, obteve-se uma tensão última Su=166,496 Mpa. Comparando os resultados analítico e numérico, o erro relativo é de 10,4%. É importante salientar que as equações propostas por Shanmugam (1999) possuem uma abordagem simples, por considerarem apenas a área do furo, e não a sua geometria, sendo desconsiderados possíveis concentradores de tensão, podendo isto refletir no valor do erro relativo. Com base no resultado obtido, conclui-se que o software pode ser utilizado para resolver problemas de flambagem elastoplástica de placas finas perfuradas, obtendo-se resultados confiáveis.