Simulação numérica e design construtal aplicados a placas com enrijecedores com diferentes relações altura/espessura

Abstract

Placas finas de aço com enrijecedores são amplamente utilizadas em estruturas navais, construção civil e aeronáutica. Essas placas têm como característica o seu baixo valor de espessura em relação a sua largura e comprimento. Um parâmetro fundamental na análise dessas estruturas é a sua deflexão quando sujeita a um carregamento. Nessa pesquisa foram analisadas placas retangulares com enrijecedores, sujeitas a uma carga transversal uniformemente distribuída. O cálculo analítico dessas estruturas é complexo e limitado a casos específicos mais simples, sendo assim, necessária a utilização da modelagem computacional para a determinação da distribuição de deflexões. As simulações numéricas foram realizadas através do software ANSYS®, que utiliza o Método dos Elementos Finitos (MEF), com emprego do elemento bidimensional SHELL281 de 8 nós com malha regular formada por quadriláteros. As diferentes configurações geométricas analisadas foram determinadas através do uso do Método Design Construtal, que transformou parte da espessura de uma placa de referência (sem enrijecedores) em enrijecedores, dispostos nas direções longitudinal e transversal. Essas diferentes configurações geométricas foram simuladas numericamente, caracterizando uma avaliação pela técnica de Busca Exaustiva, permitindo então a análise da influência dos parâmetros geométricos na deflexão da placa. Os resultados obtidos indicam que o aumento na altura dos enrijecedores transversais é mais relevante do que dos longitudinais, implicando em uma melhoria na resistência à deflexão da placa no que tange os deslocamentos máximos e centrais. Além disso, a geometria otimizada resultou em uma redução de 97,92% na deflexão máxima e 98,81% na deflexão central em relação à placa de referência.