Avanços em modelos de barras cinematicamente exatos para elementos de seção aberta e paredes delgadas: função empenamento consistente e equação constitutiva não linear

• Processo: 21/02042-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Eduardo de Morais Barreto Campello
• Beneficiário: Marcos Pires Kassab
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Método dos elementos finitos Mecânica computacional Barras Estruturas reticuladas Análise crítica da arquitetura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Barras seção aberta e paredes delgadas | Empenamento secundário | Estabilidade elástica | Método dos Elementos Finitos | Teoria de barras cinematicamente exata | Mecânica computacional

Resumo

Modelos estruturais cinematicamente exatos são adequados para a descrição de cargas críticas e comportamento pós-crítico. Para barras de seção aberta de paredes delgadas, a formulação de barras associada deve levar em consideração o empenamento não uniforme da seção transversal, que se torna um importante mecanismo de transferência de esforços, devido à baixa inércia à torção desses perfis. Neste trabalho, foram propostos avanços em modelos cinematicamente exatos para perfis de seção aberta e paredes delgadas, levando em consideração tanto empenamento primário quanto secundário, e equações constitutivas exatas. Para barras de seção aberta e paredes delgadas com equação constitutiva elástica linear, os efeitos do empenamento são completamente caracterizados pelas propriedades usuais de inércia à torção uniforme de Saint-Venant e pela constante de empenamento, proveniente da teoria de Vlasov. A primeira dessas propriedades é obtida através de expressões analíticas triviais, enquanto a outra é obtida considerando apenas o empenamento primário, que é o empenamento na direção do comprimento das paredes. O empenamento secundário, na direção da espessura das paredes, é desprezado nessa análise. Entretanto, para equações constitutivas mais avançadas, como as que são aqui usadas, informação explícita da função empenamento e suas derivadas são de extrema importância para a integração das resultantes de tensão, justificando a necessidade de uma função empenamento que considere tanto empenamento primário quanto secundário. Este trabalho incorpora duas equações constitutivas exatas (i.e., que retêm todos os termos de deformação), de modo a permitir acoplamento total entre deformações de flexão, compressão e torção em regime de deformações finitas: uma baseada no material de Saint-Venant (inadequado para deformações finitas), e outra baseada no material policonvexo neo-Hookeano de Simo-Ciarlet. O modelo foi implementado no PEFSYS, um programa para análise não linear de estruturas baseado no método dos elementos finitos desenvolvido na instituição deste trabalho. A validação é feita através de resultados da literatura e de simulações feitas com modelos de casca do programa comercial ANSYS. (AU)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

KASSAB, Marcos Pires. Avanços em modelos de barras cinematicamente exatos para elementos de seção aberta e paredes delgadas: função empenamento consistente e equação constitutiva não linear.. 2022. Dissertação de Mestrado - Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC) São Paulo.