Análise de estruturas de cascas finas utilizando-se uma formulação co-rotacional : um modelo plástico por camadas e o elemento finito andes

Abstract

Desenvolvem-se e avaliam-se neste trabalho métodos para as análises não-lineares física (plasticidade) e geométrica de estruturas de cascas finas, sujeitas a grandes deslocamentos, mas no domínio das pequenas deformações. A motivação principal deste trabalho é a larga aplicabilidade deste tipo de análise em várias áreas da engenharia estrutural, como estruturas aeroespaciais, pontes, cascos de navios, veículos automotores, grandes coberturas, estruturas "off-shore", entre outras.São utilizados como ponto de partida a formulação cinemática co-rotacional CSSE (Consistent Simetrizable Self-equilibrated), o elemento finito de casca linear elástico triangular de três nós ANDES (Assumed Natural Deviatoric Strain) e o método de comprimento de arco (não-linearidade geométrica). Como extensão para acomodar a não-linearidade física (plasticidade), é adotado o modelo elastoplástico por camadas baseado no critério de escoamento plástico de von Mises, tanto para materiais com endurecimento isotrópico quanto para materiais perfeitamente plásticos. É criado um novo termo (termo de acoplamento entre as rijezas básica e de alta ordem) para a matriz de rigidez material do elemento finito ANDES, através da derivação do vetor das forças internas, termo este que tem grande influência na convergência global do processo iterativo da análise. O modelo elastoplástico por camadas, usado originalmente neste trabalho junto com a formulação co-rotacional CSSE e com o elemento finito ANDES, apresenta resultados mais precisos do que aqueles resultados obtidos com o modelo plástico baseado nos esforços seccionais, quando são usados como referência alguns resultados presentes na literatura. A combinação das formulações co-rotacional e elastoplástica é atrativa, em virtude da substancial quantidade de formulações co-rot.acionais existentes que podem ser reusadas, com o comportamento plástico representando uma capacidade de implementação adicional.