Autor: Caio Cesar Cardoso da Silva (Currículo Lattes)
Resumo
Placas finas de aço são componentes estruturais de grande importância, quando utilizados em estruturas navais e oceânicas como, por exemplo, plataformas de petróleo, comportas, docas flutuantes e embarcações em geral. Uma característica geometrica notável em placas finas de aço é a sua esbeltez. Quando uma placa esbelta é submetida a um carregamento de compressão axial, um comportamento mecânico denominado flambagem pode ocorrer, provocando um deslocamento lateral do elemento. Este fenômeno de instabilidade pode ser dividido em flambagem elástica (linear) e elasto-plástica (não linear), dependendo de aspectos dimensionais, construtivos e/ou operacionais. Constantemente, a realização de perfurações nestes componentes estruturais é necessária, o que gera uma redistribuição de tensões nas placas, causando mudanças nas características de flambagem e no desempenho mecânico da placa. Este trabalho propõe um estudo do fenômeno de flambagem em placas quadradas ou retangulares, simplesmente apoiadas e com perfurações hexagonais centralizadas. A simulação numérica foi utilizada, com o auxílio do software ANSYS®, para determinar a carga crítica de flambagem e a carga de colapso da placa. O método Constructal Design foi aplicado, permitindo avaliar a influência do grau de liberdade H0/L0 (sendo H0 a altura e L0 o comprimento da perfuração, respectivamente) de cada tipo de perfuração (hexagonal longitudinal e transversal), no comportamento mecânico das placas. A fração de volume da perfuração na placa () foi outro grau de liberdade considerado, correspondendo a 10%, 15%, 20% e 25% do volume total da placa, respectivamente. Os resultados mostraram a direta influência da relação H0/L0 na definição do tipo de flambagem para cada valor de fração de volume estudada. Além disso, o método Constructal Design, associado ao mecanismo de busca exaustiva, permitiu definir a dimensão ótima para cada tipo de perfuração, ou seja, aquela que conduz a placa a um melhor desempenho mecânico.