Abstract
Este trabalho busca analisar numericamente o comportamento mecânico de placas de dois materiais compósitos submetidas à flexão causada por um carregamento estático transversal uniforme, comparando com o comportamento de uma placa de material isotrópico. Todas as placas estudadas possuem uma perfuração elíptica centralizada. De acordo com o método Constructal Design, esse furo elíptico pode variar em função do parâmetro <em>H</em><sub>0</sub>/<em>L</em><sub>0</sub> (relação entre os semi-eixos da elipse), entretanto a relação entre o volume da perfuração e o volume da placa (<em>φ</em>) é mantida constante. Dessa maneira é possível avaliar a influência da geometria do furo no comportamento mecânico das placas, tendo como objetivo minimizar a deflexão sofrida pela placa. Além disso, foram consideradas ainda três condições de vinculação para as placas: apoiada nos quatro lados, engastada nos quatro lados e apoiada em dois lados e engastada nos outros dois. Um modelo computacional desenvolvido no software ANSYS, que é baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF), foi empregado para simular numericamente a flexão nas placas. Os resultados mostraram que a geometria do furo pode influenciar de maneira significativa na performance das placas como componentes estruturais. Melhorias de até aproximadamente 115% foram obtidas para a deflexão máxima da placa.
Highlights
Este trabalho busca analisar numericamente o comportamento mecânico de placas de dois materiais compósitos submetidas à flexão causada por um carregamento estático transversal uniforme, comparando com o comportamento de uma placa de material isotrópico
It is possible to evaluate the influence of the hole geometry on the mechanical behavior of the plate with the objective of minimizing the deflection suffered by the plate
A computational model developed in ANSYS software, which is based on the Finite Element Method (FEM), was used to numerically simulate the bending on the plates
Summary
Uma das principais características da engenharia é a busca por performances superiores, seja de equipamentos, processos ou mesmo materiais. Helbig et al [5], estudaram numericamente a distribuição de tensões e deflexões em placas finas fabricadas com diferentes tipos de materiais compósitos submetidas à flexão por carga distribuída, comparandoa com placas de aço idênticas sob as mesmas condições. Jain [9] estudou através de simulação numérica a distribuição de tensões e as deflexões em placas compósitas finas, com furo circular central e submetidas a cargas transversais. Jain e Mittal [10] analisaram o efeito das inúmeras possibilidades de orientação das fibras na concentração de tensões em uma placa de material compósito Fibra de Vidro/Epóxi, com furo circular central e sob carregamento transversal estático, obtendo assim, uma distribuição de tensões única na placa bem como deflexões diferentes, conforme a orientação das fibras na mesma. O modelo numérico foi verificado com base nos resultados apresentados em Jain [9]
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