[pt] Este trabalho apresenta um estudo do comportamento não-
linear e instabilidade de cascas e painéis cilíndricos
laminados de materiais compósitos. Com esta finalidade é
desenvolvida uma formulação de alta ordem de deformação
cisalhante que leva en conta estes efeitos nas relações
deformação-deslocamento. O comportamento da casca é
descrito por uma consistente teoria não-linear para cascas
laminadas que considera pequenas deformações e rotações
moderadas e incorpora automaticamente o efeito das
deformações cisalhantes. O modelo de bifurcação clássico é
utilizado para estudar a estabilidade da casca compósita. O
comportamento pós-crítico é examinado a partir de uma
solução modal obtida com técnicas de perturbação. Em ambos
os casos aplica-se o método de Rayleigh-Ritz para
discretizar o sistema de equações diferenciais de
equilíbrio em um sistema de equações algébricas. O método
de Newton-Raphson é empregado na resolução das equações não-
lineares de equilíbrio do caminho pós-crítico e na obtenção
do caminho fundamental da estrutura imperfeita. A
implementação numérica (em álgebra simbólica) é feita
utilizando a linguagem de programação Maple V release 3.
É então desenvolvido um estudo paramétrico com o objetivo
de determinar a influência dos parâmetros geométricos e das
características próprias do laminado (número de lâminas e
orientação das fibras) na resposta crítica e pós-crítica da
casca compósita para dois tipos de carregamento, a saber:
pressão lateral e compressão axial. É analisado, também, o
grau de sensibilidade às imperfeições geométricas destas
estruturas. São apresentadas comparações dos resultados
teóricos aqui obtidos com outros existentes na literatura
com o objetivo de demonstrar a confiabilidade da formulação
e metodologia numérica aqui desenvolvidas. / [en] The purpose of the present work is to study the non-linear
behaviour and instability of laminated composite
cylindrical shells and panels under axial and pressure
loading. The analysis is performed within a refined non-
linear theory for composite laminated shells incorporating
the effects of transverse shear and the geometric
imperfections. The classical bifurcation theory is used to
analyze the critical behavior of the shell. To examine the
post-critical behavior of the shell, a modal solution based
on the basic ideas of Koiter`s theory is deduced and the
Rayleigh-Ritz method together with the Newton-Raphson
strategy are used to solve the non-linear equilibrium
problem and plot either the post-critical path or the non-
linear equilibrium path of the imperfect shell. The
analytical and numerical procedures were performed by the
use of the symbolic algebra package Maple V release 3.
The influence played by the geometrical parametrs of the
shell and physical parameters of the composite laminate,
such as stacking sequences and fiber orientation in each
lamina, on the critical and post-critical behavior of the
shell is examined and a series of conclusions are outlined.
The imperfection sensitivity of these shells is also
analyzed. Comparisons of the present results with those
obtained by other theories and experiments are found to be
satisfactory and show the validity of the present
methodology. / [es] Este trabajo presenta un estudio de la inestabilidad y
comportamiento no lineal y la inestabilidad de cortezas y
paneles cilíndricos laminados de materiales compuestos. Con
esta finalidad se desarrolla una formulación de alta orden
de deformación cisallante que considera estos hechos en las
relaciones deformación desplazamiento. EL comportamiento de
la corteza se describe a través de una consistente teoría
no lineal para cascas laminadas. Esta teoría considera
pequeñas deformaciones y rotaciones moderadas e incorpora
automáticamente las deformaciones cisallantes. El modelo de
bifurcación clásico se utiliza para estudiar la estabilidad
de la corteza. El comportamiento poscrítico se examina a
partir de una solución modal obtenida con técnicas de
perturbación. En ambos casos se aplica el método de
Rayleigh Ritz para discretizar el sistema de ecuaciones
diferenciales de equilibrio en un sistema de ecuaciones
algébraicas. El método de Newton Raphson es utilizado en la
resolución de las ecuaciones no lineares de equilibrio del
camino postcrítico y en la obtención del camino fundamental
de la extructura imperfecta. La implementación numérica (en
álgebra simbólica) se realiza utilizando el lenguaje de
programación Maple V release 3. Con el objetivo de
determinar la influencia de los parámetros geométricos y de
las características proprias del laminado en la respuesta
crítica y postcrítica de la casca compósita, se realiza un
estudio paramétrico para para dos tipos de carga: presión
lateral y compresión axial. Se analiza también, el grado de
sensibilidad a las imperfeiciones geométricas de estas
extructuras. Finalmente, y con el objetivo de demostrar la
confiabilidad de la formulación y la metodología numérica
aqui desarrolladas, se comparan los resultados teóricos
obtenidos con los reportados en la literatura.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:1946 |
| Date | 14 September 2001 |
| Creators | ROMAN AUGUSTO ARCINIEGA ALEMAN |
| Contributors | PAULO BATISTA GONCALVES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Spanish |
| Type | TEXTO |
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