Estudo comparativo de painéis reforçados em liga de alumínio ou em aço de construção naval

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

A presente dissertação foi realizada em conjunto com a Direcção de Navios da Base Naval de Lisboa – Alfeite e tem como objectivo efectuar um estudo comparativo de painéis reforçados em liga de alumínio ou em aço de construção naval, dimensionados para terem uma capacidade de carga idêntica. Analisam-se a resistência estrutural dos painéis sujeitos a esforços de compressão, o que requer a determinação da tensão de colapso recorrendo ao método dos elementos finitos (MEF) e ao programa Ansys, como também os parâmetros que influenciam a opção por cada um destes materiais, o peso e o custo. Utilizando o programa Matlab criou-se um algoritmo capaz de gerar os ficheiros em linguagem APDL contendo a geometria do painel e todos os comandos necessários, exportando-se posteriormente estes dados para o programa Ansys de modo a executar a análise estrutural do painel. Validou-se a metodologia utilizada reproduzindo o estudo de um painel reforçado pertencente ao casco de um navio por Paik (2008) e Ćorak (2008). Recorreu-se ao método de Monte Carlo para obter a distribuição estatística da carga de colapso para os dois tipos de painéis, considerando alguns parâmetros que condicionam a sua resistência como variáveis aleatórias. Efectuou-se posteriormente um estudo de fiabilidade para as placas construídas com os dois tipos de material, considerando a tensão de colapso e a tensão pós-colapso, isto é, após o painel colapsar. Considerou-se que a tensão resistente no regime pós-colapso corresponde ao valor da tensão para uma extensão de 1,5 vezes a extensão de colapso. Com base neste estudo conclui-se que os painéis de alumínio apresentam vantagens significativas quando comparados com os painéis de aço. Contudo, estes últimos apresentam uma reserva de segurança pois não sofrem uma degradação tão significativa da sua capacidade resistente, o que pode ser um factor importante na escolha do projectista.