Simulação numérica e método constructal design aplicados ao estudo de placas perfuradas de material compósito submetidas à flexão

Abstract

Neste trabalho foi realizado um estudo numérico em placas com perfurações elípticas centralizadas, de material isotrópico e compósito, submetidas à flexão provocada por um carregamento transversal uniformemente distribuído, considerando ainda diferentes condições de vinculação para as placas. Para isso, o método Constructal Design foi empregado, permitindo avaliar como a variação da geometria da perfuração influencia no comportamento mecânico da placa, tendo como função objetivo minimizar a deflexão. Em conjunto com o método Constructal Design foi utilizada a simulação numérica, que viabilizou a análise dos vários casos estudados. Os procedimentos de análise numérica neste trabalho foram realizados através do software ANSYS®, que é baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF). Os resultados obtidos mostraram que a variação da geometria do furo afeta diretamente o comportamento mecânico de placas perfuradas submetidas à flexão e que o método Constructal Design permite definir qual geometria conduz a um melhor desempenho.

In this work was performed a numerical study in plates with centralized elliptical perforations, of isotropic and composite materials, subjected to bending caused by a transverse loading uniformly distributed, also considering different support conditions for the plates. Therefore, the Constructal Design method was employed, allowing assess how the variation of hole geometry influences the mechanical behavior of the plate, being the objective function to minimize its deflection. Together with the Constructal Design method was used the numerical simulation, making possible the analysis of various studied cases. The numerical analysis procedures in this work were performed using the software ANSYS®, which is based on the Finite Element Method (FEM). The results showed that the variation of the geometry of the hole affects directly the mechanical behavior of perforated plates subjected to bending and that the Constructal Design method allows the definition of which geometry results in better performance.