Nonlinear static analysis of conoidal shells

Autor: Morais, Danielly Luz Araújo de
Přispěvatelé: Soares, Renata Machado, Silva, Frederico Martins Alves da, Carvalho, Eulher Chaves, Del Prado, Zenón José Guzmán Nuñes
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG
Universidade Federal de Goiás (UFG)
instacron:UFG
Popis: No estudo analítico de cascas conoidais abatidas, tem-se a dificuldade de representar analiticamente os seus campos de deslocamentos. Dessa forma a análise numérica, como por exemplo, via Método dos Elementos Finitos (MEF), vem sendo utilizada no estudo desse tipo de estrutura. Neste trabalho, elabora-se uma análise estática de cascas conoidais abatidas de bordas curvas parabólicas, ou cilíndricas, de material elástico linear, homogêneo e isotrópico, submetidas a um carregamento transversal uniformemente distribuído ao longo da superfície. Com a formulação para placas finas derivada das hipóteses de Kirchhoff e a teoria desenvolvida por Marguerre para cascas finas, determinam-se as equações não-lineares de equilíbrio que regem o comportamento da casca conoidal, considerando que esta seja uma placa com um deslocamento inicial. Faz-se uma análise paramétrica linear das cargas críticas e modos de flambagem através do MEF utilizando o programa ABAQUS 6.11®, variando-se as condições de contorno e altura das bordas curvas. Avalia-se, analiticamente, a complexidade das componentes dos campos de deslocamentos do modo de flambagem de uma dada geometria através de sua decomposição em séries duplas de Fourier. Com a análise não-linear via MEF, obtêm-se as trajetórias não-lineares de equilíbrio dos deslocamentos da casca e obtêm-se os primeiros pontos limites de carregamento não-lineares. Comparam-se também as trajetórias não-lineares de equilíbrio de conóides de geometrias parabólicas, ou cilíndricas, com apoios indeslocáveis em suas quatro bordas, avaliando como as não-linearidades geométricas influenciam nos modos dos campos de deslocamentos durante o carregamento. Por fim, efetua-se uma análise paramétrica não-linear da influência da variação das alturas das bordas curvas nas trajetórias de equilíbrio dos esforços de membrana e resultantes de momentos internos dos conóides. Verifica-se, com este trabalho, que análises lineares podem subestimar, ou superestimar, o comportamento não-linear do conóide. Sendo que a análise paramétrica influencia o comportamento do conóide frente ao carregamento, seja no âmbito da análise linear, resultando em diferentes cargas críticas e modos de flambagem, seja na análise não-linear, resultando em cargas limites e trajetórias não-lineares de equilíbrio dos deslocamentos e dos esforços de membrana e momentos, diferenciados. In the analytical study of conoidal shallow shells, one has the difficulty in analytically representing their displacement fields. In this way a numerical analysis, such as the Finite Element Method (MEF), has been used in the study of this type of structure. In this work, a static analysis of conoidal shallow shells from curved parabolic or cylindrical edges of linear, homogeneous and isotropic elastic material is performed, subjected to a transversal uniformly load distributed along the surface. With the thin-plate formulation derived from Kirchhoff's hypotheses and the theory developed by Marguerre for thin shells, the non-linear equilibrium equations that govern the behavior of the conoidal shell were determined, considering that this is a plate with an initial displacement. A linear parametric analysis of the critical loads and of buckling modes through the MEF is performed using ABAQUS 6.11® program, varying the contour and height conditions of the curved edges. Analytically, a complexity of the components of the buckling mode displacement fields of a given geometry is evaluated by its decomposition into double Fourier series. With the non-linear analysis via MEF, the non-linear equilibrium trajectories of the displacements are obtained and the first non-linear loading limit points are obtained. Nonlinear parabolic or cylindrical geometric parabolic geometry trajectories with describable supports at their four edges are also compared, evaluating how the geometric non-linearities influence the modes of the displacement fields during loading. Finally, a non-linear parametric analysis of the influence of the variation of the curved edge heights on the equilibrium trajectories of the membrane stresses and resulting from internal moments of the conoidal shell is carried out. It is verified, with this work, that linear analyzes can underestimate, or overestimate, the nonlinear behavior of the conoid. As the parametric analysis influences the behavior of the conoid in front of the load, either in the linear analysis, resulting in different critical loads and modes of buckling, or in the nonlinear analysis, resulting in differentiated limits loads and nonlinear equilibrium trajectories of the displacements and membrane stresses and moments. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: