Abstract:
A solução numérica de sistemas estruturais com emprego de recursos computacionais permite o acesso à previsão do comportamento estrutural de estruturas de aço, destacando a capacidade de prever, conceber e aperfeiçoar sua geometria. Com uma forma muito próxima da realidade, com auxílio da discretização espacial, esta combinação permite constituir um modelo de sólido quase contínuo. Tornando-se, assim, um instrumento valioso e indispensável na pesquisa sobre o comportamento das estruturas por permitir compatibilizar de forma realista os resultados da análise numérica. Nesse contexto, o desenvolvimento de um modelo computacional de placa enrijecida utilizando a condição de contorno de simetria será apresentado. O modelo computacionalfoi desenvolvido no software ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), e utiliza o elemento finito SHELL281. As simulações que empregam a condição de contorno de simetria demonstram uma diminuição de tempo no processamento computacional sem perda de precisão devida a uma quantidade menor de elementos finitos serem utilizados na obtenção dos valores independentes de malha dos resultados numéricos do deslocamento transversal (deflexão) e tensão de von Mises Para isso, o modelo computacional com simetria ser á utilizado em uma avaliação geométrica de placas enrijecidas (estudo de caso). Nesta avaliação, utilizou se o Método Design Construtal e, em conjunto com a técnica da Busca Exaustiva, determinou se o melhor comportamento mecânico das placas enrijecidas através da alteração de alguns parâmetros geométricos, de modo que o volume do material não sofresse nenhuma alteração. Para este propósito , foi utilizada uma placa de referência sem enrijecedores em que parte do seu volume de material foi transformada em enrijecedores, através da diminuição da espessura da mesma, mantendo, assim, o valor do comprimento e o da largura como constantes. O objetivo aqui consiste em determinar as configurações geométricas que minimizam a deflexão máxima e a tensão máxima de von Mises das placas enrijecidas através da alteração de parâmetros geométricos característicos.Desse modo, foi possível avaliar a influência dos seguintes graus de liberdade: número de enrijecedores longitudinais, número de enrijecedores transversais e a relação altura de enrijecedor por espessura de enrijecedor. Portanto , foi possível desenvolver e verificar um modelo computacional que utiliza a condição de contorno de simetria para a análise de deflexão e tensão das placas enrijecidas. E, o s resultados obtidos demonstraram que ao transformar parte do volume da placa de referência em enrijecedores, ganhos no comportamento mecânico podem ocorrer.
The numerical solution of structural systems using computational resources allows access to the prediction of the structural behavior of steel structures, highlighting the ability to predict, design and improve their geometry. With a form very close to reality, with the aid of spatial discretization, this combination allows to constitute a model of almost continuous solid. Thus, it is a valuable and indispensable instrument in the research on the behavior of the structures, in order to allow realistic matching of the results of the numerical analysis. In this context, the development of a computer model of stiffened plate using the symmetry boundary condition will be presented. The computational model was developed in the ANSYS software, based on the Finite Element Method (FEM), and uses the finite element Simulations employing the symmetry boundary condition demonstrate a decrease in computational processing time without loss of precision due toa smaller amount of finite elements being used to obtain the independent mesh values of the numerical results of the transverse displacement ( deflection ) and stress of von Mises. For this, the computational model with symmetry will be used in a geometric evaluation of stiffened plates (case study). In this evaluation, the Construtal Design Method was used and, together with the Exhaustive Search Technique, the best mechanical behavior of the stiffened plates was determined by altering some geometric parameters, so that the volume of the material did not change For this purpose, areference plate without stiffeners was used in which part of its volume of material was transformed into stiffeners by reducing the thickness thereof, thereby maintaining the length value and the width value as constants. The purpose here is to determine the geometric configurations that minimize the maximum deflection and the maximum von Mises stress of the stiffened plates by changing characteristic geometric parameters. In this way, it was possible to evaluate the influence of the following degrees of freedom: number of longitudinal stiffeners, number of transversal stiffeners and the ratio of stiffener height to stiffener thickness . Thus , it was possible to develop and verify a computational model that uses the boundary condition of symmetry for the analysis of deflection and stress of the stiffened plates. And, the results obtained demonstrated that by transforming part of the volume of the reference plate into stiffeners, gains in mechanical behavior can occur.
