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.

Um critério de escoamento bem como uma lei de escoamento são propostos, utilizando-se o tensor resistência ao escoamento plástico, onde são preservados a normalidade do vetor, incremento de deformação e o princípio de equivalência do trabalho plástico na definição das relações tensão-deformação. A introdução e a definição desse novo tensor contribuem para o conhecimento do comportamento mecânico das chapas metálicas anisotrópicas e possibilitam melhor caracterização das curvas limites de conformação. Chapas de aço, cobre eletrolítico e latão parcialmente encruado são empregadas, a fim de se determinar os parâmetros anisotrópicos a';s do tensor resistência ao escoamento plástico, e definir experimentalmente as deformações máximas das chapas metálicas anisotrópicas. Utilizando-se a tração simples e o embutimento com punção esférico como processos de deformação das chapas. As deformações são medidas através de círculos impressos fotograficamente na chapa. Para os três materiais testados as curvas limites de conformação teóricas são definidas pelas condições de instabilidade clássica (Dorn, Swift e Hill) e estendidas pelo uso do tensor resistência ao escoamento plástico. Essas curvas teóricas são comparadas com pontos experimentais obtidos através de medidas sobre os círculos deformados no início da estricção difusa e localizada, observada no plano da chapa. Uma nova apresentação para a condição do amolecimento geométrico dos materiais (instabilidade) das chapas metálicas é dada em função do coeficiente de anisotropia plástica normal R. Mostra-se através da mesma, que para a trajetória de deformação biaxial balanceada, a subtanjente que define a estricção difusa e localizada coincidem, independente da anisotropia. Também sugere-se a existência de uma zona 1/2 < X < 1, onde essas subtanjentes aparecem muito próximas da outra, dependendo do estado de tensão existente sobre a chapa e do valor de R.

A síntese estrutural sob resposta dinâmica de estruturas modeladas por elementos finitos exige tipicamente um elevado esforço computacional devido às custosas análises de resposta dinâmica necessárias à convergência da otimização. A transformação de carga dinâmica em carga estática equivalente (CEE), permite redução considerável no custo computacional da otimização, além de simplificar a abordagem do problema. Neste trabalho, painéis aeronáuticos reforçados sob carregamento dinâmico, submetidos a restrições de deslocamentos nodais, tensão de von Mises e flambagem dinâmica, são otimizados utilizando-se a técnica de CEE. É proposta e apresentada em detalhes uma estratégia própria de determinação de instantes críticos para obtenção de CEEs, visando tornar a otimização mais eficiente. As aplicações numéricas mostram que a estratégia da CEE é capaz de lidar eficientemente com a otimização dos painéis que estão sujeitos a cargas de alta freqüência que tendem a amplificar deslocamentos dinâmicos restringidos, produzindo estruturas que satisfazem as restrições de deslocamento e de flambagem impostas. O pacote comercial ABAQUS foi empregado tanto para as análises dinâmicas como para as análises estáticas e de flambagem. Um código foi desenvolvido na linguagem PYTHON, compatível com o programa ABAQUS, que realiza as análises de sensibilidade com relação às variáveis de projeto e onde é implementado um módulo de otimização seqüencial aproximada (OSA), que torna a otimização tão eficiente quanto possível neste ambiente.

O Desenvolvimento de aeronaves é pautado por fatores como segurança, peso e economia. A obtenção de aeronaves leves requer geralmente a otimização de seus elementos estruturais, o que, por sua vez, torna imprescindível o conhecimento profundo do comportamento mecânico destes membros. Presente tanto em painéis de fuselagem, quanto em painéis de asa, o conhecimento do comportamento crítico e pós-crítico de painéis cilíndricos tem painel preponderante no processo de dimensionamento estrutural. O objetivo deste trabalho é analisar o comportamento crítico, pós-crítico e de colapso de painéis metálicos cilíndricos simplesmente apoiados sob compressão pura. Neste trabalho são apresentados os resultados relativos à determinação da carga crítica de flambagem, a sensibilidade dos comportamentos crítico e pós-crítico em relação a parâmetros geométricos, bem como a descrição destes painéis no momento do colapso.

O presente trabalho descreve análises numéricas e experimentais do comportamento estrutural de painéis laminados no regime de pós-flambagem. O objetivo e principal contribuição original deste trabalho é o desenvolvimento de metodologias de análise para o projeto de painéis reforçados de materiais compósitos para aplicações aeronáuticas. Um conjunto de painéis laminados reforçados foi testado estaticamente em compressão pura e flexão em sete pontos até a falha catastrófica para caracterizar a influencia da imperfeição na colagem da interface painel-reforçador na delaminação desta interface no regime de pós-flambagem. Uma análise numérica do painel reforçado que considera não linearidade geométrica e do material foi desenvolvida e validada para os diferentes casos de imperfeição na interface. O modelo de dano é baseado na Mecânica de Dano do Continuo combinado com uma lógica de contato. O modelo foi implementado no software ABAQUS com um procedimento de análise via relaxação dinâmica. Este trabalho também apresenta estudo numérico-experimental detalhado da variação das frequencias naturais e modos de vibração de um painel plano de alumínio sujeito a carregamento compressivo no regime de pré e pós-flambagem. Uma metodologia experimental robusta via caracterização da matriz de flexibilidade do sistema é proposta e validada. Diversos modelos de elementos finitos com diferentes metodologias de solução foram desenvolvidos e comparados com os resultados experimentais. Não linearidade geométrica, imperfeição geométrica e efeitos de condições de contorno também são tratados. Embora o estudo dinâmico no regime da pós-flambagem, seja baseado numa placa de alumínio, a metodologia numérico-experimental desenvolvida e validada é bastante geral e pode ser aplicada da mesma maneira para painéis de materiais compósitos.

Uma formulação variacional de cascas finas achatadas de dupla curvatura foi apresentada. A análise de cascas utiliza o princípio variacional de Reissner de duas variáveis de campo com o deslocamento transversal w e a função tensão de Airy F como variáveis de campo. As equações de Euler-Langrange e as condições de contorno são obtidas. Um elemento finito baseado neste princípio variacional preservando a continuidade C(1) foi formulado. Aplicações em vibrações livre e análises de flambagem são obtidos. Diversos cálculos numéricos são apresentados. Os resultados obtidos são discutidos e comparados com soluções analíticas e resultados numéricos.

Este trabalho tem como objetivo otimizar um painel reforçado de material compósito para cargas de colapso e crítica de flambagem especificadas inicialmente. O objetivo da otimização é a redução do peso do painel garantindo que estas cargas serão suportadas. Utilizou-se uma ferramenta de otimização linear (SOL200 - Nastran), e a estratégia utilizada para representar a região de pós-flambagem do painel é baseada em coeficientes de correção, oriundos de análises linear e não-linear realizadas a cada ciclo de otimização, que são aplicados nas restrições. Consideraram-se como restrições a carga crítica de flambagem, tensão de crippling e a falha de uma camada de fibra do painel. Por fim foi realizada uma análise dos resultados considerando variáveis contínuas e discretas e em ambos os casos conseguiu-se uma redução de peso considerável.

O presente trabalho objetiva avaliar o comportamento da solda por atrito, Friction Stir Welding (FSW), no regime de flambagem e de pós-flambagem quando esta é utilizada para unir os reforçadores em painéis aeronáuticos típicos. Para tal dois painéis aeronáuticos em alumínio equivalentes, um deles reforçado utilizando fixação por rebites e o segundo utilizando fixação por FSW foram simulados numericamente. A tecnologia FSW é um método de soldagem a frio por fricção desenvolvido pelo The Welding Institute, em 1991. A utilização deste método resulta em estruturas mais leves e mais simples comparadas ao tradicional processo de rebitagem, porém sem comprometer as propriedades mecânicas dos painéis como fazem os demais tipos de solda, já que não envolve fusão dos materiais a serem soldados. Os painéis foram modelados e simulados no software de elementos finitos ABAQUS através de análises não-lineares incluindo contanto entre as superfícies bem como falha e não-linearidade das propriedades dos materiais. Os resultados finais mostraram uma ligeira vantagem da tecnologia FSW em relação ao processo de rebitagem para os casos analisados.

O objetivo deste estudo é analisar o comportamento de flambagem e pós-flambagem de painéis reforçados feitos de laminado fibra-metal sob um carregamento de cisalhamento puro através de modelos de elementos finitos. Tais painéis são avaliados com diferentes configurações, variando as especificações de empilhamento e espessuras. Para melhor compreender o comportamento do laminado fibra-metal, as análises são realizadas também para um alumínio monolítico, material comumente utilizado nas aeronaves, e os resultados obtidos são comparados. Neste trabalho, é possível observar que o laminado fibra-metal apresenta melhor desempenho para a carga crítica de flambagem e também é melhor na comparação da carga crítica de falha na pós-flambagem. Para a pós-flambagem, nas configurações de placa mais espessas, o laminado fibra-metal têm um desempenho inferior ao do alumínio monolítico.

O objetivo deste estudo é propor um modelo em elementos finitos e analisar o comportamento de flambagem e pós-flambagem de painéis laminados fibra-metal, FML - "fiber-metal laminate". A análise é feita para painéis simplesmente apoiados com diversas dimensões e especificações de empilhamentos. Esta tese apresenta solução numérica via elementos finitos, através de análise de flambagem e análise não-linear, usando o NASTRAN. Todos os resultados obtidos para os painéis de FML são comparados com a mesma estrutura em alumínio monolítico. Foi possível observar que o FML tem maior carga de flambagem no primeiro modo de flambagem em relação ao painel de alumínio monolítico de mesma massa. Entretanto os painéis estudados de alumínio monolítico apresentaram maior carga de falha na pósflambagem.