Isoldi, Liércio AndréSantos, Elizaldo Domingues dosSilveira, Thiago da2025-04-172025-04-172016SILVEIRA, Thiago da. Simulação numérica e design construtal aplicados à flambagem biaxial de placas de material compósito utilizadas em estruturas navais. 2016. 145f. Dissertação (mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2016.https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12638Dissertação (mestrado)A flambagem elástica é um fenômeno de instabilidade estrutural indesejado para um projeto de engenharia. Na engenharia naval, placas delgadas utilizadas nas estruturas de navios e plataformas podem sofrer com esse fenômeno. Através da aplicação de carregamentos compressivos, a estrutura pode curvar-se repentinamente no sentido transversal, ou seja, fora do plano da placa. Para tal, o carregamento deve ser superior à carga crítica de flambagem da estrutura. O uso de materiais compósitos em meio oceânico é uma tecnologia relativamente atual e que pode trazer muitos benefícios a médio e longo prazo, visto que estes materiais não sofrem com a degradação através de corrosão marinha e estruturas de material compósito em geral são mais leves do que estruturas de aço, o que pode gerar um ganho na capacidade de carga e armazenagem das embarcações. A flambagem de placas laminadas ortotrópicas ainda é uma área a ser pesquisada, especialmente quando as placas possuem perfurações. Perfurações em placas utilizadas em aplicações navais e oceânicas se fazem necessárias para instalação de vigias, passagem de cabos e tubulações, janelas de visita e inspeção, escotilhas e afins. Em busca de uma otimização estrutural de placas laminadas compósitas, fazendo com que as perfurações afetem o mínimo possível o comportamento mecânico da estrutura, o Design Construtal pode ser aplicado. Este método é baseado em elementos da natureza e possibilita encontrar a ótima distribuição das imperfeições se associado a problemas da mecânica dos sólidos como o de placas delgadas perfuradas. Aplicando diferentes laminações foi possível encontrar um aumento da carga crítica de flambagem para uma placa compósita, com laminação simétrica e sem perfurações, de até 10,47%. Esta condição é encontrada quando o esquema de laminação obedece (45o/45o)3s ou (- 45o/45o)3s. No entanto a aplicação de furos reduz a carga crítica de flambagem, podendo a melhor carga crítica obtida para a placa com furo atendendo à fração volumétrica do furo Ø = 0,25 ficar até 35,22% menor do que para uma placa sem furo. Para uma fração volumétrica Ø = 0,05, a carga crítica é melhor, representando uma redução de 18,56% em relação à placa sem furo. Percebeu-se que quanto maior a fração volumétrica do furo, maior seu efeito redutor sobre a carga crítica de flambagem.The elastic buckling is an undesirable structural instability phenomenon of engineering design. In naval engineering, thin plates used in ships and platforms can suffer this phenomenon. Under compressive loads the structure can suddenly bend in a transversal direction, i.e., out-of-plane. To obtain the instability, the load has to cross the structure’s critical buckling load. The use of composite materials in oceanic environment is a relatively actual technology that can bring a lot of benefits in medium and long term, once these materials do not suffer with oceanic corrosion and also composite structures are, in general, lighter than steel structures, what can improve the storage and loads capacity in the ships. The buckling of laminated orthotropic plates it is still an area to be further studied, especially concerning perforated plates. Holes have to be applied in plates to maintenance access, cables and piping cross, hatches and others. Looking for structural optimization of composite laminated plates with cutout, in way the holes affect as low as possible the mechanic behavior of structure, the Constructal Design can be applied. This method is based in nature elements and turns possible to find the optimal imperfections distribution when associated to solid mechanics problems like buckling in thin plates. Applying different lamination schemes it is possible to find an improvement on critical buckling load for the composite plate, with symmetric lamination and without holes, close to 10,47%. This condition has been found when the lamination scheme respect (45o/45o)3s or (-45o/45o)3s. However the cutouts application reduce the buckling critical load causing, for Ø = 0,25, 35,22% of critical load decrease when compared with the same plate without cutout. When the cutout’s volume fraction is Ø = 0,05, the best biaxial buckling critical load value has been found but still lower than the plate without cutout, with a reduction of 18,56%. It was realized that once the volume fraction is increased, the critical load will decrease.poropen accessFlambagem ElásticaMaterial CompósitoCarga CríticaDesign ConstrutalElementos FinitosElastic BucklingComposite MaterialCritical LoadConstructal DesignFinite ElementsmasterThesis