MÉTODO DESIGN CONSTRUTAL APLICADO À AVALIAÇÃO GEOMÉTRICA DE PLACAS RETANGULARES COM ENRIJECEDORES INCLINADOS SUBMETIDAS À CARREGAMENTO TRANSVERSAL UNIFORME

Autores

  • Vinícius Torres Pinto Universidade Federal do Rio Grande-FURG
  • Marcelo Langhinrichs Cunha Universidade Federal do Rio Grande-FURG
  • Grégori da Silva Troina Universidade Federal do Rio Grande
  • Luiz Alberto Oliveira Rocha Universidade do Vale do Rio dos Sinos
  • Elizaldo Domingues dos Santos Universidade Federal do Rio Grande-FURG
  • Liércio André Isoldi Universidade Federal do Rio Grande-FURG

Resumo

Este estudo aplicou o método Design Construtal associado à modelagem computacional através do método dos Elementos Finitos, para avaliar o comportamento mecânico de placas retangulares enrijecidas sujeitas a carregamento transversal uniforme. Para esse fim, foi adotada como referência uma placa retangular sem enrijecedores. Uma parcela do volume de material dessa placa foi transformada em enrijecedores através do parâmetro , o qual representa a relação entre o volume de material dos enrijecedores e o volume de material da placa de referência. Considerando fi = 0,3, foram configuradas quatro placas enrijecidas, duas com enrijecedores ortogonais aos lados da placa e duas com enrijecedores inclinados em 45°. Mantendo o volume total de material constante, em cada placa foi avaliada a influência do grau de liberdade hs/ts   (relação entre a altura e a espessura dos enrijecedores). Os resultados mostraram que variações na geometria dos enrijecedores podem aumentar a rigidez da placa, reduzindo a deflexão. Ainda, constatou-se que dependendo do número de enrijecedores, incliná-los à 45° pode ser uma alternativa para minimizar as deflexões em placas retangulares.

Biografia do Autor

Vinícius Torres Pinto, Universidade Federal do Rio Grande-FURG

Mestrando em Engenharia Oceânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica (PPGEO) pela Universidade Federal do Rio Grande-FURG).

Marcelo Langhinrichs Cunha, Universidade Federal do Rio Grande-FURG

Graduando em Engenharia Mecânica Empresarial na Universidade Federal do Rio Grande (FURG). Entre 2014 e 2015, realizou intercâmbio, através do programa Ciência sem Fronteiras, na Stony Brook University, Estados Unidos, onde cursou disciplinas referentes ao curso de Mechanical Engineering.

Grégori da Silva Troina, Universidade Federal do Rio Grande

Mestre em Engenharia Oceânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica (PPGEO) da Universidade Federal do Rio Grande-FURG

Luiz Alberto Oliveira Rocha, Universidade do Vale do Rio dos Sinos

Possui graduação em Engenharia Mecânica de Automóveis pelo Instituto Militar de Engenharia (1991), mestrado em Engenharia Mecânica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1995), doutorado em Engenharia Mecânica - Duke University (2002) e pós-doutorado na área de Turbulência no Instituto de Pesquisas Hidráulicas/UFRGS/RS (2006). Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor, atuando principalmente nos seguintes temas: otimizacao geométrica, análise energética e exergética, turbulência, energias alternativas/renováveis e teoria constructal.

Elizaldo Domingues dos Santos, Universidade Federal do Rio Grande-FURG

Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio Grande (2004), mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2007) e doutorado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2011). Tem experiência na área de engenharia mecânica com ênfase em mecânica dos fluidos, transferência de calor, termodinâmica e Dinâmica dos Fluidos Computacional. Atualmente é professor Associado I da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) e docente dos Programas de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC) e Engenharia Oceânica (PPGEO). Atuou como coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica (PPGEO) no biênio 2015 - 2016 desenvolvendo o sistema de Autoavaliação do PPGEO baseado nas métricas do documento de área da CAPES (Engenharias III) e aplicando ferramentas de gestão para melhorar o desempenho de produção e formação do Programa. Também serviu como Coordenador de Acompanhamento à Pós-Graduação (CAPG) vinculado a Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação (PROPESP) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG) realizando levantamento de dados da produção qualificada e auxiliando na coleta de dados dos PPGs da FURG. Também tem coordenado projetos financiados na área de Engenharia Mecânica e Dinâmica dos Fluidos Computacional. É membro da Associação Brasileira de Ciências Mecânicas (ABCM). Além disso, tem atuado como revisor de diversos periódicos indexados nas bases do Web of Science e Scopus. Atua principalmente com os seguintes temas: análise numérica de escoamentos turbulentos isotérmicos e com transferência de calor por convecção e radiação térmica, interações turbulência-radiação, trocadores de calor, análise numérica do princípio de funcionamento de dispositivos utilizados na conversão de energias renováveis em energia elétrica (energia das ondas do mar, energia eólica, chaminés solares, trocadores de calor solo-ar) e avaliação geométrica de problemas de engenharia empregando Design Construtal.


Liércio André Isoldi, Universidade Federal do Rio Grande-FURG

Possui Curso Técnico em Mecânica pela Escola Técnica Federal de Pelotas (1993), Graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio Grande (1999), Graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande (1999), Mestrado em Engenharia Oceânica (PPGEO) pela Universidade Federal do Rio Grande (2002), Doutorado em Engenharia (PROMEC) pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2008) e Pós-Doutorado vinculado ao Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC) da Universidade Federal do Rio Grande (2009). Atualmente é Professor Associado I (40h - DE) da Escola de Engenharia (EE) da Universidade Federal do Rio Grande (FURG), Professor permanente do Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional (PPGMC-FURG) e do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica (PPGEO-FURG). É o Coordenador do PPGEO-FURG Biênio 2017-2018.

Referências

ANSYS® Academic Research Mechanical, Release 19, Help System, Element Reference, ANSYS, Inc.

BEDAIR, O. K. Analysis and Limit State Design of stiffened plates and shells: A world view. Applied Mechanics Reviews, v. 62, p. 01-16, 2009.

BEDAIR, O. K. Analysis of stiffened plates under lateral loading using sequential quadratic programming (SQP). Computer and Structures, v. 62, p. 63-80, 1997.

BEJAN, A.; LORENTE, S. Design with Constructal Theory. 1ª ed. Hoboken: Wiley, 2008.

BATHE, K. Finite Element Procedures. 1ª ed. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall, 1996.

HASAN, M. M. Optimum design of stiffened square plates for longitudinal and square ribs. Al-Khwarizmi Engineering Journal, v. 3, p. 13-30, 2007.

MADENCI, E.; GUVEN, I. The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS. 1ª ed. New York: Springer, 2006.

PENG, L. X.; KITIPORNCHAI, S.; LIEW, K. M. Analysis of rectangular stiffened plates under uniform lateral load based on FSDT and element-free Galerkin method. International Journal of Mechanical Sciences, v. 47, p. 251–276, 2005.

REIS, A. H. Constructal theory: from engineering to physics, and how flow systems develop shape and structure. Applied Mechanics Reviews, v. 59, p. 269-281, 2006.

SINGH, D. K.; DUGGAL, S. K.; PAL, P. Analysis of Stiffened Plates using FEM – A Parametric Study. International Research Journal of Engineering and Technology, v. 2, p. 1650-1656, 2015.

SZILARD, R. Theories and applications of plate analysis: Classical numerical and engineering methods. 1ª ed. Hoboken: Wiley, 2004.

TANAKA, M.; BERCIN, A. N. Static bending analysis of stiffened plates using the boundary element method. Engineering Analysis with Boundary Elements, v. 21, p. 147-154, 1998.

TROINA, G. S. Modelagem computacional e método design construtal aplicados à otimização geométrica de placas finas de aço com enrijecedores submetidas a carregamento transversal uniforme. Dissertação (Mestrado em Engenharia Oceânica). Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2017.

ZIENKIEWICZ, O.C. The finite Element Method in Engineering Science, 2º ed. London: McGraw- Hill, 1971.

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Publicado

2018-12-20

Edição

v. 11 n. 3 (2018): RETEC - Revista de Tecnologias (Edição Espcial 8º MCSul / VIII SEMENGO)

Seção

Artigos