Avaliação de concentradores de tensão em estruturas aplicando a técnica de submodelagem em elementos finitos

Abstract

O objetivo deste trabalho é estudar estruturas, com particular interesse em regiões com concentradores de tensões. Para isso, um modelo numérico de uma estrutura simples de barras é inicialmente elaborado, utilizando a técnica de submodelagem, que permite maior grau de acurácia nos resultados, além da melhoria na eficiência computacional. Utilizando elementos finitos, inicialmente é criado um modelo global cujos parâmetros mecânicos são extraídos, e a partir do qual é possível analisar e identificar potenciais concentradores de tensão. Em seguida o problema é particularizado para uma região específica de interesse, onde é possível obter uma malha localmente melhorada e suficientemente refinada para o grau desejado de resposta. Nessa região específica, parâmetros como as tensões máximas e mínimas obtidas (através do software ANSYS®) são comparadas com as calculadas analiticamente. Na presente pesquisa identificou-se que o uso do submodelo permitiu melhorar a resposta para tensão máxima e mínima na região estudada. A técnica foi ainda empregada na análise de uma placa plana com fissura, objetivando obter o fator de intensidade de tensão. Porém, verificou-se que nesse caso, o emprego da submodelagem na análise não proporcionou maior acurácia nos resultados, comparados com a resposta analítica do problema. Neste trabalho, o modelo é aplicado a uma estrutura simples de barras e a uma placa plana com fissura, mas em trabalhos futuros pretende-se ampliá-lo, a fim de aplicar a técnica a estruturas com geometrias mais complexas, tais como pontes ferroviárias em estruturas metálicas.