Registro fonte: Análise numérica do fenômeno de flambagem em barras sob compressão centrada, formadas por materiais compostos, em seções transversais tipo “I” e tubular circular

Análise numérica do fenômeno de flambagem em barras sob compressão centrada, formadas por materiais compostos, em seções transversais tipo “I” e tubular circular

Composite materials have emerged due to the need of developing stronger and lighter materials. They are applied in several engineering branches such as aeronautics, mechanics, naval, civil among others. The present work is dedicated to the use of the Finite Element Method, through the ANSYS software...

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Autor principal:	Teixeira, Felipe Costa
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Flambagem (Mecânica) Plástico reforçado com vidro Materiais compostos Vigas Tubos Buckling (Mechanics) Glass reinforced plastics Composite materials Girders Tubes CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12309
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id	riut-1-12309
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spelling	riut-1-123092020-11-16T11:55:28Z Análise numérica do fenômeno de flambagem em barras sob compressão centrada, formadas por materiais compostos, em seções transversais tipo “I” e tubular circular Numeric analysis of the buckling phenomenon in bars under centered compression, formed by composite materials, in transversal section “I” type and circular tubular Teixeira, Felipe Costa Torres, Diego Amadeu Furtado Torres, Diego Amadeu Furtado Vale, João Luiz do Silva, Jederson da Flambagem (Mecânica) Plástico reforçado com vidro Materiais compostos Vigas Tubos Buckling (Mechanics) Glass reinforced plastics Composite materials Girders Tubes CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Composite materials have emerged due to the need of developing stronger and lighter materials. They are applied in several engineering branches such as aeronautics, mechanics, naval, civil among others. The present work is dedicated to the use of the Finite Element Method, through the ANSYS software, aiming to predict the behavior of compressed structural elements in relation to buckling, both local and global. Orthotropic composite materials (glass fiber reinforced plastic) are considered, and it is intended to evaluate the influence of geometrical parameters, the lamination sequence, and the orientation of reinforcements, in obtaining critical buckling loads. These critical loads are easily determined for isotropic material profiles, however for composite materials the equations are not trivial and need to be modified and are often developed through correlations with experimental data. In this work, two types of elements were used in numerical modeling: SHELL 181, which uses two-dimensional formulation, and SOLID 46, which uses three-dimensional formulation. This comparison was performed with the purpose of verifying the errors obtained with different modeling strategies, considering experimental data from the literature. Once the modeling strategy was chosen, it was observed that for local buckling modes in “I” beams, the best performance occurs in the case of stacking sequence [SF ROV CSM CSM ROV SF], with SF layers oriented at [45º / -45º] on the tables and [90º / -90º] in the web. For local buckling modes in circular section tubes, the best stacking sequence was also [SF ROV CSM CSM ROV SF], with SF reinforcement at [90º / -90º]. For global modes, the only relevant elastic modulus in the critical load response is the membrane constant parallel to the profile length, since for all cases in wich global modes have manifested, the best SF-type reinforcement angle was [0º / 0º]. For local modes, the relative errors presented between the FEM results and analytical and semi-analytical methods were relatively low only for some narrow variation ranges of SF-angle reinforcement. For global modes, errors are generally smaller, indicating greater agreement between the several data sources available and the numerical results achieved in this work. Devido à necessidade de se desenvolver materiais mais resistentes e mais leves surgiram os materiais compostos, que são aplicados em diversas áreas da engenharia como, por exemplo, aeronáutica, mecânica, naval, civil entre outras. O presente trabalho dedica-se à utilização do Método de Elementos Finitos, através do software ANSYS, objetivando a previsão do comportamento de elementos estruturais comprimidos em relação à flambagem, tanto local como global. São considerados materiais compostos ortotrópicos (plástico reforçado com fibra de vidro), e pretende-se avaliar a influência de parâmetros geométricos, da sequência de laminação, e da orientação de reforços, na obtenção de cargas críticas de flambagem. Estas cargas críticas são facilmente determinadas para perfis de material isotrópico, no entanto, para materiais compostos, as equações não são triviais, e necessitam ser modificadas, sendo frequentemente desenvolvidas através de correlações com dados experimentais. Neste trabalho, foram utilizados dois tipos de elementos nas modelagens numéricas: o SHELL 181, que utiliza formulação bidimensional, e o elemento SOLID 46, que utiliza formulação tridimensional. Esta comparação foi realizada com o propósito de se verificar os erros obtidos com diferentes estratégias de modelagem, considerando-se dados experimentais da literatura. Uma vez escolhida a estratégia de modelagem, observou-se que para modos de flambagem locais em vigas “I”, o melhor desempenho ocorre no caso de sequência de laminação [SF ROV CSM CSM ROV SF], sendo as lâminas SF orientadas a [45º / -45º] nas mesas e [ 90º / -90º ] na alma. Já para os modos de flambagem locais em tubos de seção circular, a melhor sequência de empilhamento também foi a [ SF ROV CSM CSM ROV SF], com o reforço SF a [90º / -90º]. Para modos globais, o único módulo elástico relevante na resposta da carga crítica é a constante elástica de membrana paralela ao comprimento da peça, visto que para todos os casos onde se manifestaram modos globais, a melhor angulação de reforço tipo SF foi a [0º / 0º]. Em se tratando de modos locais, os erros relativos apresentados entre o MEF e métodos analíticos e semi-analíticos foram relativamente baixos somente para algumas faixas estreitas de angulação do reforço tipo SF. Já para modos globais, os erros em geral são menores, indicando maior concordância entre as várias fontes de dados disponíveis e os resultados numéricos alcançados neste trabalho. 2020-11-16T11:55:28Z 2020-11-16T11:55:28Z 2019-12-12 bachelorThesis TEIXEIRA, Felipe Costa. Análise numérica do fenômeno de flambagem em barras sob compressão centrada, formadas por materiais compostos, em seções transversais tipo “I” e tubular circular. 2019. 151 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12309 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Londrina Brasil Engenharia Mecânica UTFPR
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description	Composite materials have emerged due to the need of developing stronger and lighter materials. They are applied in several engineering branches such as aeronautics, mechanics, naval, civil among others. The present work is dedicated to the use of the Finite Element Method, through the ANSYS software, aiming to predict the behavior of compressed structural elements in relation to buckling, both local and global. Orthotropic composite materials (glass fiber reinforced plastic) are considered, and it is intended to evaluate the influence of geometrical parameters, the lamination sequence, and the orientation of reinforcements, in obtaining critical buckling loads. These critical loads are easily determined for isotropic material profiles, however for composite materials the equations are not trivial and need to be modified and are often developed through correlations with experimental data. In this work, two types of elements were used in numerical modeling: SHELL 181, which uses two-dimensional formulation, and SOLID 46, which uses three-dimensional formulation. This comparison was performed with the purpose of verifying the errors obtained with different modeling strategies, considering experimental data from the literature. Once the modeling strategy was chosen, it was observed that for local buckling modes in “I” beams, the best performance occurs in the case of stacking sequence [SF ROV CSM CSM ROV SF], with SF layers oriented at [45º / -45º] on the tables and [90º / -90º] in the web. For local buckling modes in circular section tubes, the best stacking sequence was also [SF ROV CSM CSM ROV SF], with SF reinforcement at [90º / -90º]. For global modes, the only relevant elastic modulus in the critical load response is the membrane constant parallel to the profile length, since for all cases in wich global modes have manifested, the best SF-type reinforcement angle was [0º / 0º]. For local modes, the relative errors presented between the FEM results and analytical and semi-analytical methods were relatively low only for some narrow variation ranges of SF-angle reinforcement. For global modes, errors are generally smaller, indicating greater agreement between the several data sources available and the numerical results achieved in this work.
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