Determinação de relação não-linear entre rigidez torsional e ângulo de torsão de uma viga elástica delgada confinada no interior de um cilindro, com extremidades fixas e livres

• Processo: 13/18431-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2013
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2014
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Projetos de Máquinas
• Pesquisador responsável: Marcos Silveira
• Beneficiário: Arthur Nicolini Corazza
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Assunto(s): Projeto mecânico Confinamento (física) Rigidez vascular Análise de regressão e de correlação não linear Métodos numéricos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: estruturas delgadas | Flambagem helicoidal | oscilações torsionais | rigidez não-linear | Estática e Dinâmica Aplicada

Resumo

O objetivo deste projeto é determinar experimentalmente a relação não-linear entre a rigidez torsional e o ângulo final de torsão de uma viga metálica dentro de um confinamento cilíndrico, e utilizar essa relação para análise da dinâmica de um sistema com oscilações torsionais. A flambagem helicoidal de uma viga elástica em contato com um confinamento cilíndrico está presente em várias áreas da ciência. Ela é de grande importância para a indústria do petróleo, na qual as colunas de perfuração longas e finas são simultaneamente carregadas axialmente e torcidas. Também é importante para o posicionamento de sondas em pacientes com problemas cardíacos, quando um fio-guia é inserido em uma artéria humana. Até mesmo a conformação e o funcionamento da molécula de DNA estão relacionados com este tipo de flambagem. Portanto, a hélice dentro de um cilindro se tornou um problema recorrente em mecânica avançada de meio contínuo, pois exibe fenômenos não-lineares complexos de localização espacial e caos. Em um trabalho recente foi visto que a formação de configuração helicoidal é resultado somente do carregamento de torsão, e confirma que há um caminho diferente para a flambagem helicoidal que não é relacionada à flambagem senoidal, reforçando a importância do comportamento geométrico da viga. Assim, é interessante a determinação da relação não-linear entre a rigidez torsional e o ângulo final de torsão de uma viga dentro de um confinamento cilíndrico. Esta relação será obtida experimentalmente com um equipamento de pequena escala, com possibilidade de variação de parâmetros principais do sistema. A relação será então utilizada para análise da dinâmica de um sistema com oscilações torsionais, através de métodos numéricos usuais em dinâmica não-linear.