Simulação numérica e Constructal design aplicados à flambagem Elástica de placas finas de aço

Abstract

O fenômeno de flambagem ocorre quando elementos estruturais esbeltos são submetidos a cargas de compressão axial. Além disso, em muitas situações é necessário que existam perfurações nestas placas. Neste artigo o método Constructal Design, baseado na Teoria Constructal, foi utilizado para avaliar a influência da geometria do furo em placas finas de aço submetidas à flambagem elástica. Para isso, furos do tipo retangular, elíptico e oblongo, centralizados na placa, foram considerados. A geometria desses furos foi variada considerando o grau de liberdade H0/L0, que relaciona as dimensões características de cada tipo de perfuração. Além disso, todos os furos analisados possuem a mesma fração de volume (), que representa a relação entre o volume da perfuração e o volume da placa sem furo. A função objetivo é maximizar a carga crítica das placas perfuradas. Para tanto, o software ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), foi empregado para determinar numericamente a carga crítica de flambagem em cada caso. Foi observada a importância da configuração geométrica nas busca por performances superiores: através de uma simples variação na geometria do furo, mantendo fixa sua fração volumétrica, foi possível obter cargas críticas até 143,40 % superiores quando comparados às obtidas com as piores geometrias.