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

Autor(es)

Marcos Pires Kassab

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2022-12-06

Membros da banca

Eduardo de Morais Barreto Campello; Humberto Breves Coda; Rodrigo de Moura Gonçalves

• Orientador: Eduardo de Morais Barreto Campello

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)

• Processo FAPESP: 21/02042-9 - Avanços em modelos de barras cinematicamente exatos para elementos de seção aberta e paredes delgadas: função empenamento consistente e equação constitutiva não linear
• Beneficiário: Marcos Pires Kassab
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado