MODELAGEM COMPUTACIONAL E DESIGN CONSTRUTAL APLICADOS À MELHORIA DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE PLACAS COM ENRIJECEDORES DO TIPO VIGA CAIXÃO SOB FLEXÃO
Autor: Mariana Alvarenga Alves (Currículo Lattes)
Resumo
As placas finas de aço com enrijecedores são componentes estruturais bastante utilizados na indústria naval, aeronáutica e também na construção civil, porque apresentam uma combinação de leveza e resistência estrutural. As simulações numéricas assumem um importante papel na análise do comportamento mecânico dessas estruturas. Este estudo propõem um modelo numérico desenvolvido no software ANSYS Mechanical APDL, que é baseado no Método dos Elementos Finitos, para avaliar a deflexão de placas de aço com enrijecedores do tipo viga-caixão com formato trapezoidal, também conhecidas como hat-stiffened plates. O objetivo desta pesquisa é realizar uma análise numérica deste tipo de estrutura ao ser submetida à um carregamento transversal uniformemente distribuído e considerando as bordas da placa simplesmente apoiadas, para avaliar o comportamento mecânico em termos da deflexão máxima e central. O Design Construtal aliado à técnica de busca exaustiva, são utilizados como ferramenta para avaliação geométrica e otimização do problema proposto. O estudo tem como base a análise de uma placa de referência (sem enrijecedores), onde parte do volume total de material é transformado em enrijecedores através fração volumétrica, com um valor fixo de 0,3, baseado em resultados de estudos anteriores. Essa porcentagem de 0,3 da fração volumétrica vai determinar parâmetros como a quantidade, altura e espessura dos enrijecedores, que são graus de liberdade do problema, assim como a direção deles na placa (longitudinal ou transversal). O ângulo que forma o trapézio do enrijecedor também tem um valor fixo de 120°. Os arranjos geométricos com enrijecedores do tipo viga-caixão trapezoidal analisados no presente estudo, mostraram que no geral, independente da direção em que os enrijecedores são posicionados na placa, quanto maior a altura do enrijecedor e menor sua espessura, menores são as deflexões máxima e central da estrutura. Percebe-se também que há uma maior minimização das deflexões máxima e central quando os enrijecedores são adicionados na direção transversal da placa, cujos resultados apresentaram uma redução de até 79,27% entre o melhor resultado para placa com enrijecedores transversais comparados aos enrijecedores longitudinais.