Este trabalho apresenta a análise estrutural de sete problemas comumente utilizados para testar elementos de cascas sob forte não linearidade geométrica. A análise é feita com o elemento S4R do ABAQUS e traz, em detalhes, toda a estratégia de modelagem das estruturas (pré-processamento, processamento e pós-processamento). Observa-se um excelente desempenho do elemento, mas, ao mesmo tempo, detectam-se certas fragilidades relacionadas aos seus modos espúrios ("hourglass modes").

A conventional approach to the computation of critical loads of structures is to linearize the prebuckling state and to solve the resulting eigenproblem in order to obtain buckling loads as well as buckling modes. However, this approach is flawed, or extremely misleading, if in reality the prebuckling state is far from linear. Simple and useful structures, such as composite flat and cylindrical panels, have their buckling loads computed by traditional methods (linearized buckling). Nonlinear approaches are subsequently used to evaluate how realistic those linearized buckling loads are. Different stacking sequences are assessed in order to try to obtain information regarding the quality or realism of the linearized buckling loads. It is observed that for some laminates linearizing the prebuckling state leads to reasonable results. However, for other stacking sequences the results can be substantially inaccurate.

O objetivo deste trabalho é o estudo da correlação primária entre as disciplinas de projeto, análise e otimização estrutural e estabilidade aeroelástica. Isto é traduzido através de um modelo numérico de otimização de peso de uma semi-asa projetada para a fase de estudos preliminares de uma aeronave de característica civil, classificada e normatizada pelo FAA baseado no FAR Part23. De posse de um modelo aeroelástico em elementos finitos de representação por vigas pretendeu-se identificar os principais mecanismos de instabilidade aeroelástica, classificando-os por severidade. Baseando-se em estudos paramétricos foram então gerados requisitos de rigidez, para que a asa atendesse aos requisitos de estabilidade. Esta mesma asa foi otimizada através do método do gradiente visando a minimização da massa através de alterações das características estruturais de construção, como espessuras de longarinas e revestimentos, preservando-se a posição do caixão estrutural e as características aerodinâmicas externas. Para tanto, foi utilizado um modelo completo em elementos finitos equivalente ao modelo aeroelástico de vigas, mas limitado pelas restrições de tensão para atender aos critérios de resistência estática e de rigidez para atender aos critérios de aeroelasticidade. Ao final o modelo aeroelástico foi atualizado com os resultados de otimização e a análise de flutter foi novamente realizada, para verificar o atendimento dos requisitos. Os cálculos estáticos, dinâmicos, aeroelásticos e de otimização foram realizados utilizando o software MSC. NASTRAN versão 2007r1. Os resultados de estabilidade aeroelástica são plotados em diagramas V-g-f utilizando ferramentas adequadas de pós-processamento.

A análise de flambagem de cascas de dupla curvatura foi apresentada. A análise de cascas utiliza o princípio variacional de Reissner de duas variáveis de campo com o deslocamento transversal e a função tensão de Airy como as variáveis de campo. Variacionando o funcional do problema, as equações de Euler-Lagrange em função do deslocamento transversal e a função-tensão de Airy foram obtidas. Uma formulação de um elemento fino que mantém a continuidade C(1) em termos dessas duas variáveis de campo foi obtida de modo que os resultados numéricos de cargas críticas fossem calculados e comparados com resultados analíticos e numéricos anteriores.

Este trabalho trata da estabilidade elástica de cascas cônicas e cilíndricas submetidas à cargas tangenciais seguidoras. Assume-se condições de contorno engastada-livre. Dois tipos de carregamento seguidor são considerados. Formula-se o problema através da teoria de cascas finas de Koiter e Sanders, onde valem as hipóteses de Kirchhoff-Love. Apresenta-se as equações de estabilidade e condições de contorno mecânicas, linearizadas, para uma forma arbitrária da superfície média da casca, referidas a um sistema de coordenadas que coincide com as linhas de curvatura da superfície média. O efeito do amortecimento interno também é considerado. Para a solução dos problemas utiliza-se o método dos elementos finitos.

Neste trabalho são testadas várias juntas parafusadas com laminados de fibra de carbono. São investigadas as influências dos parâmetros geométricos e dos parâmetros de constituição do laminado no comportamento da curva carga versus deformação do furo carregado. Paralelamente é desenvolvido um modelo de elementos finitos linear elástico para calcular a deformação do furo carregado a partir das propriedades mecânicas do material e da geometria da junta. É proposto um critério de previsão de carga de início de falha da junta baseado na deformação do furo calculada por elementos finitos. Os valores previstos pelo método proposto apresentam uma boa correlação com os resultados experimentais.

Através do Método dos Elementos Finotos em sua modalidade de descolamentos, o objetivo deste trabalho é aplicar a Técnica do Refinamento Hierárquico p-Adaptativo na solução de problemas da Teoria da Elasticidade Tridimensional. Inicialmente é apresentada a formulação clássica do Método dos Elementos Finitos, sua formulação como especialização do Método de Ritz-Bubnov-Galerkin, seus critérios de convergência e as principais idéias de Refinamento Hierárquico Adaptativo. Em seguida é verificada a correção do programa de cálculo desenvolvido através da comparação com soluções exatas da Teoria da Elasticidade. Finalmente estuda-se a influência de diferentes valores de indicadores de erro, na solução dos campos de tensões em um bloco parcialmente carregado.

Apresentam-se, neste trabalho, as técnicas de refinamento hierárquico adaptativo, em sua modalidade p, quando aplicadas à teoria da elasticidade bidimensional. O trabalho discute as técnicas usuais para obtenção dos indicadores e estimadores de erros, apresentando para os primeiros uma nova sistemática de construção e para os segundos, uma formulação original.

Apresenta-se neste trabalho uma análise comparativa entre o desempenho dos modelos constitutivos de Estados Críticos e do modelo de Mohr-Coulomb, sob o ponto de vista da simulação numérica da construção de um túnel em solo normalmente adensado. Para tanto, toma-se como caso histórico o Metrô de Brasília, no qual a passagem dos túneis gerou recalques bastante elevados em alguns trechos da obra. Estes trechos foram construídos em solo laterítico conhecido como argila porosa vermelha. Conclui-se que os modelos de estados críticos apresentam melhores resultados em termos de deslocamentos.

No presente trabalho, o método de detecção de falhas estruturais proposto por Lim e Kashangaki é modificado de forma a ser utilizado como um método de ajuste de modelos, usando os vetores modais e freqüências naturais obtidos de uma análise modal experimental para determinar a lozalização e a magnitude de erros de modelagem. Estes erros são localizados computando-se as distâncias euclidianas entre as formas modais medidas e suas projeções nos subespaços definidos pelo modelo analítico da estrutura e as frequências naturais experimentais. Mudanças na rigidez dos elementos podem, então, serem localizadas e quantificadas. Dentre as modificações efetuadas estão a matriz de massa, que no presente trabalho é suposta correta, e a redução do modelo analítico. É sugerido também a normalização das linhas da matriz de detecção de erros para facilitar suas localizações e o desacoplamento das submatrizes de rigidez dos elementos (criando para cada elemento mais de uma submatriz de rigidez, considerando-se separadamente os termos de rigidez torcional, axial, de flexão transversal e lateral), permitindo a correspondência entre os fatores de correção calculados e os parâmetros físicos do modelo a serem modificados em situações onde os elementos finitos possuem rigidez em mais de uma direção. O comportamento do método é avaliado através da realização de duas simulações numéricas e um experimento.