Na análise não-linear de uma estrutura é imprescindível verificar se as configurações de equilíbrio são estáveis. Neste contexto, os pontos críticos (de bifurcação ou limites) são de grande interesse prático por causa da estreita relação que mantêm com a perda de estabilidade do equilíbrio da estrutura. Os procedimentos comumente empregados no traçado das trajetórias de equilíbrio não são capazes de determinar direta e precisamente os pontos críticos. Um procedimento mais específico, em que se resolvem as equações de equilíbrio simultaneamente com outras que caracterizam os pontos críticos (sistema estendido), é de restrita convergência. Mostra-se neste trabalho como lidar com sistemas estendidos de maneira a reduzir as dificuldades numéricas. A eficiência do algoritmo proposto é demonstrada por meio de soluções de elementos finitos de problemas que apresentam perda de estabilidade.

O objetivo deste trabalho é apresentar aspectos e diretrizes para a modelagem de túneis e estruturas subterrâneas pelo Método dos Elementos Finitos. Secundariamente, existe a proposta de se verificar a adequabilidade do programa TOCHNOG como uma ferramenta computacional para a resolução de problemas de natureza geotécnica. Uma revisão bibliográfica sobre as práticas correntes de previsão de comportamento do solo frente às escavações é apresentada com o intuito de subsidiar as análises numéricas. São abordadas questões sobre o comportamento do suporte da escavação e métodos de obtenção de esforços solicitantes, bem como sobre modelos constitutivos comumente utilizados em análises numéricas. Simulações numéricas são realizadas com o intuito de fornecer subsídios para a modelagem e o refinamento de uma malha de elementos finitos, além de critérios para utilização de elementos sólidos e de viga. O fluxo de tensões principais no suporte da escavação é estudado com o objetivo de subsidiar a concepção da geometria de uma escavação e dirimir dúvidas quando ao emprego do arco invertido provisório em túneis em solos. Por fim, uma retro-análise do Túnel Paraíso do Metrô de São Paulo é realizada, empregando-se os modelos constitutivos de Mohr-Coulomb e Cam-Clay Modificado para representar o solo e a técnica de amolecimento de miolo para reproduzir o efeito tridimensional do arqueamento de tensões. Comentários são realizados com o objetivo de fomentar futuras pesquisas na área.

O presente trabalho tem por objetivo contribuir para a redução do peso estrutural de uma aeronave através de estudos sobre a configuração e seleção de materiais da caverna de pressão traseira da fuselagem. Esta aeronave foi motivo de estudo durante a fase de treinamento no Programa de Especialização em Engenharia de responsabilidades do ITA e EMBRAER. O projeto conceitual da aeronave tem como base a família de aeronaves EMBRAER 170/190, sendo, portanto o projeto da caverna de pressão traseira desenvolvido especificamente para estas aeronaves. A metodologia utilizada para o desenvolvimento do projeto da caverna considera a utilização de materiais compósitos na estrutura bem como realiza um estudo sobre a configuração geométrica ótima da caverna visando obter uma maior eficiência estrutural. As configurações analisadas partem de uma caverna de pressão traseira plana, passando por configurações com 40 e 20 graus de ângulo meridional atée a uma configuração similar ao encontrado hoje na família EMBRAER 170/190, de aproximadamente 51 graus. As configurações da caverna foram modeladas através do software CATIA V4 e posteriormente exportadas para o MSC.PATRAN Versão 2001 com o intuito de se realizar as devidas analises. O material selecionado para compor o laminado ée o carbono/epóxi disposto em forma de tecido pré-impregnado de resina. Este material demonstrou ser bastante adequado ao projeto por apresentar altas razões resistência/peso e rigidez/peso e ainda possuir alta resistência à fadiga quando submetido principalmente ao carregamento de tração. Este material atualmente ée largamente utilizado na indústria aeronáutico sendo alvo de diversas pesquisas possuindo dessa forma uma grande variedade de resinas, fibras e arranjos dos mesmos. Dentre as configurações analisadas para a caverna de pressão traseira, a caverna com ângulo meridional de aproximadamente 51 graus revelou ser a melhor escolha em termos de projeto por apresentar o menor nível de tensões e baixos valores de deslocamentos e massa estrutural. Esta configuração permitirá a obtenção de um conjunto caverna/anel de menor massa. A caverna plana demonstrou ser extremamente ineficiente do ponto de vista estrutural, resistindo basicamente aos esforços de pressurização através de flexão, sendo necessária uma maior massa estrutural para obter um nível de tensões e deslocamentos equivalente à configuração de 51 graus de ângulo meridional. As demais configurações demonstraram possuir características intermediárias entre a configuração plana e de 51 graus.

O efeito causado por reparos rebitados na integridade estrutural ée um aspecto que precisa ser avaliado para assegurar a aeronavegabilidade e operação segura da aeronave. A mensuração da degradação da vida em fadiga da aeronave provocada por reparos estruturais rebitados pode ser uma tarefa bastante árdua. As metodologias de análise que retratam com fidelidade o comportamento de reparo estrutural sob tolerância ao dano geralmente despendem um tempo considerável, tornando-se muitas vezes inviável sua utilização na indústria aeronáutica. Neste trabalho, um reparo retangular típico de fuselagem ée analisado estaticamente e sob tolerância ao dano utilizando-se como ferramentas de análise o software RAPID (Repair Assessment and Integrated Design), desenvolvido pelo FAA, modelos em elementos finitos e uma metodologia utilizada atualmente na indústria aeronáutica. O trabalho tem como finalidade avaliar a aplicabilidade do software RAPID como uma ferramenta alternativa de análise de reparos estruturais, além de estabelecer um novo procedimento de análise de reparos.

Este trabalho apresenta a modelagem em elementos finitos da estrutura do Itasat, um satélite universitário coordenado em parceria pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e pela Agência Espacial Brasileira (AEB). Em toda a estrutura do satélite utiliza-se placas-sanduíche com núcleo de colméia e faces isotrópicas, ambos em alumínio. É apresentado, então, um modelo de elementos finitos de três camadas para a análise destas placas, sendo o núcleo modelado por elementos sólidos (CHEXA) e as faces representadas por elementos de placas (CQUAD4). É utilizado para tal, o programa comercial MSC. Nastran. Também o modo de junção dos painéis internos do satélite é analisado. Estes painéis formam ângulos retos entre si, que transferem tração, compressão e cargas de flexão de um painel ao outro, como as juntas-T. Juntas coladas e parafusadas são usadas e alguns comentários são feitos. Como a análise de estruturas grandes e/ou complexas muitas vezes excedem a capacidade computacional, a divisão em subestruturas se torna necessária. Assim, este trabalho apresentou formas de subestruturação estática (Método dos Deslocamentos) e subestruturação dinâmica, também conhecida como Síntese Modal de Componentes, pelo método de Craig-Bampton. Observa-se que o uso de subestruturas apresenta resultados muito próximos aos de uma estrutura completa, tornando válidas as técnicas apresentadas.

Este trabalho tem como objetivo projetar e analisar a caverna de pressão traseira de uma aeronave corporativa, propondo uma solução que melhor atenda aos requisitos de projeto. Ao longo do trabalho são aplicadas diversas técnicas utilizadas no meio aeronáutico sendo que tais técnicas são explicadas de maneira a poderem ser reproduzidas e para substanciar as decisões tomadas. O trabalho começa com uma análise dos requisitos de certificação e exigências necessárias a este tipo de aeronave; partindo deste ponto seguem os trabalhos de concepção da caverna. No início da concepção são definidos a geometria da caverna, material e as possíveis configurações. Para a definição da configuração da caverna são levados em conta critérios econômicos, tais como: processo de manufatura, peso estrutural e vida em fadiga. A configuração da caverna de pressão escolhida possui um domo esférico de baixa curvatura, a qual se mostrou a mais interessante por ocupar pouco espaço comparado com as demais configurações abordadas e ter uma distribuição de tensão quase uniforme. O desvio na tensão se deve à fixação da caverna na fuselagem, onde ée utilizado um anel de fixação, o qual facilita a união entre as partes devido esta solução prover maior espaço para a rebitagem. Após a definição da configuração, são feitas análises de tensões, análises de vida em fadiga e tolerância ao dano. Na análise de tensões, verificou-se a necessidade de aumentar a espessura do domo próximo aos locais onde existem concentradores de tensão. Sendo assim, foi definido que este deve ser fabricado com a maior espessura e posteriormente ser usinado quimicamente. Ao final do trabalho, foi possível obter uma configuração da caverna de pressão bastante simples, composta de um anel reforçador e um domo inteiriço, diferentemente de muitas soluções encontradas, onde o domo ée particionado, o que aumentaria o peso e a complexidade da estrutura.

O objetivo do presente trabalho ée o de analisar os efeitos do campo de tração diagonal no dimensionamento de um revestimento integral de uma asa. Para isso foi desenvolvida uma ferramenta de análise preliminar do caixão central. Os cálculos foram realizados através de uma planilha eletrônica, com o auxílio de uma linguagem de programação, para a automatização dos mesmos. Basicamente essa ferramenta fornece as tensões atuantes, os parâmetros para a análise de flambagem dos painéis, análise de tração diagonal e de falha dos componentes estruturais. Foram analisados dois casos, o primeiro sem a ocorrência de flambagem e o segundo com a flambagem do revestimento superior na condição última de carregamento, que forneceram os parâmetros necessários para a comparação.

O presente trabalho encontra-se dividido em três principais análises. Estas foram avaliadas via método de elementos finitos para obter uma predição do comportamento de uma viga sanduíche. Estas vigas são constituídas em materiais compostos de faces laminadas em carbono-epóxi e núcleo de espuma rígida de polímero e foram analisadas, mediante simulação com elementos C3D8R hexaédricos tridimensionais. A primeira análise foi realizada com o objetivo de determinar o comportamento estático detalhado do campo de tensões presentes nas faces, núcleo, assim como na interface núcleo-laminado. A segunda análise tem como objetivo descrever o comportamento da flambagem estática não-linear da viga sanduíche. A terceira análise tem o objetivo de estudar a flambagem da viga submetida a cargas estáticas axiais em conjunto com cargas dinâmicas de variação senoidal. Ao final apresenta-se uma comparação dos resultados das análises lineares e não-lineares. As análises numéricas mostram os efeitos das excitações dinâmicas quando associadas às cargas de compressão axial com o fim de compreender as possíveis falhas das estruturas sanduíche. Todas as análises presentes neste trabalho foram avaliadas para uma viga sanduíche engastada em uma extremidade e livre na outra. As simulações numéricas foram realizadas usando o programa comercial ABAQUS CAE 6.5-1. Não-linearidades geométricas foram consideradas nos modelos de elementos finitos de flambagem dinâmica.

O objetivo deste trabalho é propor um método de otimização estrutural de asas aeronáuticas em material compósito pelo método natural do Recozimento Simulado (Simulated Annealing), visando a minimização do peso da aeronave. Para atingir tal objetivo, uma planilha Excel foi desenvolvida com o auxílio de programação em Visual Basic de maneira a deixar o processo de otimização automatizado. Este processo utiliza o MSC-Nastran para obter as soluções linear estática e de fator de carga crítica de flambagem do modelo previamente gerado pela planilha. São variáveis de projeto o número de camadas dos laminados, em orientações a 0, -45, 45 e 90 graus, assim como também o número de nervuras e de reforçadores. Previamente à otimização da asa em material compósito uma asa aeronáutica fabricada em material metálico também foi otimizada, visando avaliar o método em uma estrutura mais simples e com um número menor de variáveis envolvidas.

Neste trabalho foi estudado o comportamento dinâmico de um painel de carbono/epoxi sujeito a vários níveis de cargas de cisalhamento. O estudo foi feito através da análise modal experimental do painel. Com o estudo de técnicas de medição de vibração, foram obtidas funções de resposta em frequência de boa qualidade. Com os dados das funções de resposta em frequência, os parâmetros modais foram calculados utilizando o software LMS Test.LabTM. As análises foram feitas considerando as variações das frequências naturais e dos modos de vibrar para vários níveis de carregamento. Foram feitos três experimentos principais. No primeiro o painel foi excitado em uma região afastada dos reforçadores. No segundo experimento o painel foi excitado próximo aos reforçadores. E no último experimento o painel foi dividido em seções delimitadas pelos reforçadores e cada uma foi analisada independentemente. Com a análise modal experimental para várias condições de carregamento foi possível observar a variação do comportamento dinâmico com o aumento da carga de cisalhamento. Frequências naturais e modos de vibrar pré e pós flambagem foram obtidos. Foi observada a perda de efetividade dos reforçadores com o aumento da carga de cisalhamento e também o campo de tração diagonal no painel.