61 resultados para Modelos de elementos finitos
Resumo:
Na presente dissertao estuda-se o comportamento mecnico em vigas construdas em materiais compsitos, abordando diferentes teorias de base. Foram desenvolvidos dois elementos Lagrangeanos de viga-barra, baseados na teoria ao corte de primeira ordem e na teoria ao corte de ordem superior, quadrticos e cbicos, respectivamente. Os modelos foram implementados na aplicao de computao simblica MAPLE e comparados com solues alternativas. Foram realizados estudos em anlise esttica linear e nesse contexto foi estudada a influncia da variao dos ngulos de orientao das fibras e do nmero de camadas de empilhamento do laminado. Foi iniciado um estudo sobre o comportamento de materiais FGM.
Resumo:
O presente relatrio insere-se no mbito do trabalho final de Mestrado do curso de Engenharia Civil, rea de especializao de Estruturas, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O estgio realizou-se na rea de projecto do ncleo de engenharia de estruturas na empresa Mota-Engil, Engenharia e Construo, S.A. (MEEC) e teve como objectivo o desenvolvimento de competncias no mbito das contenes tipo Berlim provisrias utilizada nas escavaes, nomeadamente, os seus aspectos de projecto e sua execuo. Foi feita uma descrio geral deste tipo de estruturas de conteno onde se discutem as suas caractersticas, vantagens e inconvenientes. Descreveu-se e analisou-se um caso de estudo, onde se desenvolveram os aspectos de clculo com recurso aos mtodos clssicos da mecnica dos solos e a um programa de clculo automtico. O programa de clculo automtico utilizado foi o programa PLAXIS, no qual foram criados modelos simples de estruturas de conteno em madeira, e dos quais se obtiveram resultados relativos ao comportamento das estruturas. Procedeu-se ainda a uma breve introduo ao Eurocdigo 7 (EN 1997), referindo-se os estados limites ltimos aplicados ao mesmo caso de estudo e destacando-se as principais diferenas que este veio introduzir no clculo, procedendo-se de seguida a uma breve anlise dos resultados obtidos.
Resumo:
A introduo desta tese comea por realizar um enquadramento do projecto em mo, apresentando a central de energia das ondas em que se encontram os componentes em fibra de vidro a projectar. Esta central usa o princpio de variao de coluna de gua, e encontra-se localizada na ilha do Pico, Aores. So de seguida apresentados os objectivos deste trabalho, que consistem na seleco de materiais de fabrico dos componentes, desenvolvimento de uma metodologia para projectar juntas aparafusadas em materiais compsitos, dimensionamento e comparao de duas juntas concorrentes em materiais compsitos: junta solicitada traco e junta solicitada ao corte, validao da anlise e estudo das causas dos vrios tipos de falha destas juntas. A parte I deste trabalho o resultado da pesquisa bibliogrfica efectuada para levar a cabo os objectivos definidos. Assim, comea por se fazer uma descrio dos materiais e processos de fabrico que mais se adequam ao presente projecto, nomeadamente fibra de vidro, resinas, tecidos, impregnao manual, RTM e infuso por vcuo. Daqui resultou que os materiais mais adequados para esta aplicao so fibra de vidro do tipo E e resina polyester devido ao seu baixo custo e larga utilizao em aplicaes estruturais marinhas. O processo de fabrico mais eficiente a infuso por vcuo devido sua vocao para pequenas sries de produo, a poupana que permite em termos de mo-de-obra, a complacncia com normas de emisso de volteis e as boas propriedades das partes produzidas. No captulo II da parte I so discutidos os tpicos relacionados com juntas em materiais compsitos. Da pesquisa levada a cabo conclui-se que as grandes vantagens das juntas aparafusadas so a sua facilidade de montagem e desmontagem, facilidade de inspeco e capacidade de ligar quaisquer tipos de materiais. Quanto furao de compsitos importante referir a necessidade de utilizar ferramentas resistentes e parmetros de maquinao que minimizem o dano infligido aos laminados. Isto possvel atravs da seleco de ferramentas com passos baixos que reduzam igualmente a dimenso do seu centro esttico responsvel pela fora axial exercida sobre o laminado - principal factor causador de dano. Devem-se igualmente utilizar baixas velocidades de avano e elevadas velocidades de rotao. importante salientar a importncia da realizao de pr-furao, de utilizao de um prato de suporte na superfcie de sada do laminado e a existncia de ferramentas especialmente concebidas para a furao de compsitos. Para detectar e quantificar o dano existente num furo destacam-se os mtodos de inspeco ultrasnica e a radiografia. Quanto aos parmetros que influenciaram o comportamento de juntas aparafusadas destacam-se os rcios largura/dimetro, distncia ao bordo/dimetro, espessura/dimetro, pr-tenso, frico, sequncia de empilhamento e respectivas propores, dimenso das anilhas e folga entre o parafuso e o furo. A pesquisa efectuada visando metodologias de projecto fiveis ditou a necessidade de utilizar mtodos que permitiram determinar o parafuso mais carregado de uma junta, efectuar o clculo de tenses no mesmo, e ainda mtodos que permitam determinar a primeira falha que ocorre no laminado bem como a falha final no mesmo. O captulo III da primeira parte descreve os mtodos de anlise de tenses necessrios para as metodologias de projecto utilizadas. Aqui apresentada a teoria clssica da laminao, um mtodo para determinao do parafuso mais carregado, um mtodo analtico baseado na teoria da elasticidade anisotrpica de um corpo e o mtodo dos elementos finitos. O mtodo para determinar o parafuso mais carregado - anlise global - consiste num modelo bidimensional de elementos finitos em que 2 laminados coincidentes so modelados com elementos lineares de casca com 4 ns, sendo a extremidade de um laminado restringida em todos os graus de liberdade e a extremidade oposta do segundo laminado carregada com a carga pretendida. Os laminados so ligados atravs de elementos mola que simulam os parafusos, sendo a sua constante de rigidez previamente calculada para este fim. O mtodo analtico modela o contacto assumindo uma distribuio de presso cosinoidal ao longo de metade do furo, e vlido para laminados simtricos e quasi-isotrpicos. O mtodo dos elementos finitos o que mais factores permite ter em conta, sendo os modelos tridimensionais com um elemento por camada os que melhor modelam o estado de tenses experienciado por uma junta aparafusada em materiais compsitos. O tpico de anlise de falha abordado no captulo 4 da primeira parte. Aqui so apresentados os resultados do world wide failure exercice que compara vrios critrios de falha existentes at 2004, fazendo-se referncia a desenvolvimentos recentes que tm ocorrido nesta rea. O critrio de Puck surge como aquele que permite previses de falha mais exactas. O critrio de falha de Hashin 3D foi o escolhido para o presente trabalho, devido sua facilidade de implementao num modelo de elementos finitos, sua capacidade para detectar modos de falha subcrticos e sua utilizao em trabalhos anteriores que apresentaram previses de falha muito prximas dos dados experimentais. Tambm neste captulo se apresentaram os vrios tipos de falha de uma junta aparafusada em materiais compsitos, apresentando as causas de cada uma. Por fim, na ltima seco, apresenta-se o mtodo de dano progressivo que se desenvolveu para prever a primeira falha final do laminado. Este muito interessante tendo permitido previses de falha muito prximas dos resultados experimentais em trabalhos anteriores. Este mtodo iterativo e encontra-se dividido em 3 passos: Anlise de tenses, anlise de falha utilizando o critrio de Hashin 3D e degradao de propriedades, de acordo com o tipo de falha detectada. Para alm dos passos referidos, existe ainda um quarto responsvel pelo fim da anlise que consiste na aferio da existncia ou no de falha final e respectivo tipo de falha (por presso de contacto, por tenso ou por esforos de corte). No captulo V da primeira parte apresentado o resultado de uma pesquisa das normas de teste necessrias para obter as propriedades dos materiais requeridas para a aplicao dos mtodos descritos neste trabalho. A parte II deste trabalho consiste na aplicao dos mtodos apresentados na parte I ao caso concreto em estudo. Os softwares Microsoft Excel, Matlab e ANSYS foram utilizados para este fim. A junta comea por ser dimensionada estimando a espessura necessria do componente e o nmero e caractersticas dos parafusos. De seguida foi feita uma anlise global flange em estudo determinando a fora suportada pelo parafuso mais carregado. Aps esta anlise desenvolveu-se um modelo tridimensional de elementos finitos da zona em que se encontra o parafuso mais carregado, utilizando elementos slidos lineares e isoparamtricos de 8 ns e uma malha gerada pelo mtodo directo. Aplicou-se a este modelo o algoritmo de dano progressivo descrito na primeira parte. Comeou por se incluir explicitamente o parafuso, anilhas, pr-tenso e a modelao dos vrios contactos com frico posteriormente simplificado o modelo restringindo radialmente os ns da poro carregada do furo, excluindo os factores mencionados inicialmente. Procurou-se validar o modelo utilizando o mtodo de clculo de tenses descrito na primeira parte, desenvolvendo um programa em Matlab para o efeito. Tal no foi possvel tendo-se includo a tentativa realizada em anexo. Para efeitos de dimensionamento, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos de duas dimenses da junta em causa, utilizando elementos de casca lineares de quatro ns isoparamtricos com uma espessura unitria. Atravs da anlise de tenses efectuada com este modelo, e utilizando um mtodo combinado programado em linguagem paramtrica, foi possvel dimensionar as duas juntas concorrentes pretendidas. Este mtodo combinado consistiu no clculo de tenses em pontos localizados sobre uma curva caracterstica e utilizao de um critrio de falha quadrtico para clculo da espessura necessria para a junta. O dimensionamento ditou que a junta solicitada tenso necessita de pelo menos 127% das camadas e do custo de uma junta solicitada ao corte equivalente.
Resumo:
O presente trabalho aborda a questo do comportamento e influncia estrutural da modelao de um ncleo de seco aberta de parede fina no modelo tridimensional de elementos finitos de um edifcio de beto armado, composto por 5 pisos sujeito aco ssmica regulamentar. Para o efeito, foram considerados os Eurocdigos estruturais, nomeadamente o Eurocdigo 0, Eurocdigo 1 e Eurocdigo 8. A fim de avaliar a importncia do tipo de modelao destes elementos estruturais, elemento fundamental para a caracterizao da resposta dinmica, foi desenvolvido um estudo paramtrico, fazendo-se a anlise de quatro formas distintas de modelao do mesmo ncleo. Para os mesmos casos de carregamento, feita uma anlise comparativa entre os resultados obtidos a nvel de perodos, percentagem de armadura nos pilares e no prprio ncleo bem como os deslocamentos para os modelos em estudo, com recurso a um programa de clculo automtico. O edifcio considerado neste trabalho foi modelado com base no programa comercial de clculo automtico SAP 2000 verso 14.4. Posteriormente apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos nos vrios modelos em causa e para as vrias situaes propostas ao longo do trabalho.
Resumo:
No presente trabalho apresenta-se um estudo comparativo de duas opes de fundao (superficial e profunda) para um tanque de hexano, inserido numa bacia de reteno num complexo industrial. O estudo consiste na anlise de projecto e dos custos dessas duas solues de fundao, tendo em conta as condies geolgicas e geotcnicas do local de implantao e as aces na estrutura do tanque e da fundao. Antes de introduzir o estudo anteriormente referido apresenta-se uma breve introduo sobre os tanques, a sua evoluo como estrutura de armazenamento de combustveis e seus derivados. Segue-se uma abordagem sobre os diversos tipos de fundaes, referenciando as mais utilizadas nos tanques e a importncia de um estudo geolgico e geotcnico. O estudo de caso apresentado neste trabalho comea com um enquadramento geral da obra, descrevendo a estrutura do tanque e os condicionalismos da sua localizao em termos geolgicos e geotcnicos. Segue-se a anlise estrutural do tanque, que envolve modelos de clculo simplificados e um modelo de elementos finitos desenvolvido em SAP2000, para os quais se explica como se quantificam as aces permanentes e variveis. Utilizando os resultados dos modelos antes referidos efectua-se o dimensionamento das duas opes de fundao de acordo com a regulamentao portuguesa para estruturas de beto armado, verificando-se os estados limites de segurana. O trabalho termina com uma anlise comparativa de custos entre as duas opes de fundao.
Resumo:
Com o presente trabalho pretende-se estudar e compreender o comportamento dinmico de estruturas de engenharia civil, de forma a permitir a elaborao de algumas metodologias para o estudo e anlise de problemas de dinmica de estruturas. Apresenta-se uma reviso dos principais fundamentos da modelao matemtica do comportamento dinmico, com o estudo de sistemas de 1 grau de liberdade e posterior generalizao para sistemas de mltiplos graus de liberdade. Apresentam-se tambm as formulaes para anlises de identificao modal no domnio do tempo e no domnio da frequncia. Atendendo que a resoluo do problema dinmico deve cumprir duas etapas: integrao no Espao, e integrao no tempo. Para a 1a etapa abordam-se os fundamentos dos mtodos numricos de integrao no espao (em particular, o mtodo dos elementos finitos) com vista implementao da sua formulao na ferramenta computacional freeFEM++. Para a 2a etapa abordam-se os mtodos numricos de integrao no domnio do tempo (em particular, o mtodo de Newmark), de forma a determinar a resposta de uma estrutura quando submetida a aces dinmicas. Adicionalmente so introduzidos alguns conceitos essenciais ao estudo de resultados experimentais obtidos atravs da realizao de ensaios de vibraes. Por ltimo, estuda-se um modelo fsico de um edifcio de dois pisos, com base na anlise de resultados de um ensaio de vibrao ambiental e no desenvolvimento de dois modelos numricos (em freeFEM++ e em SAP2000) para comparao e anlise dos resultados obtidos e validao da ferramenta computacional desenvolvida. Aps a calibrao dos modelos numricos aos resultados obtidos experimentalmente, procede-se a uma anlise dinmica dos modelos numricos sujeitos a uma aco ssmica, com a posterior comparao e anlise de resultados obtidos.
Resumo:
Com este trabalho mostra-se a importncia da utilizao integrada de modelos numricos e de resultados da observao do comportamento dinmico de barragens com vista ao controlo da segurana de sistemas barragem-fundao-albufeira. Neste trabalho utilizou-se o MATLAB para desenvolver um programa de elementos finitos 3D (DySSA 1.0, Dynamic State Space Analysis) para anlise do comportamento dinmico de sistemas barragem-fundao-albufeira considerando uma formulao em deslocamentos com a albufeira discretizada em elementos finitos com mdulo de distoro nulo. Utiliza-se uma formulao no espao de estados o que permite considerar amortecimento no proporcional massa e rigidez e conduz a modos de vibrao complexos. Apresentam-se os fundamentos do mtodo dos elementos finitos na perspetiva da sua implementao computacional para anlise dinmica de estruturas, e apresenta-se sumariamente o programa DySSA 1.0, o qual permite a anlise esttica e dinmica de estruturas utilizando elementos finitos tridimensionais isoparamtricos do segundo grau (tipo cubo com 20 pontos nodais), e correspondentes elementos de junta (com 16 pontos nodais, 8 por cada face). O programa foi testado com base na anlise dinmica de uma parede em consola submetida presso hidrodinmica. Os resultados numricos foram comparados com solues analticas e com resultados experimentais obtidos no laboratrio de estruturas do ISEL. Descrevem-se os fundamentos da anlise dinmica de estruturas no domnio do tempo, e referem-se os princpios em que se baseiam as metodologias de identificao modal no domnio da frequncia. Analisa-se o comportamento dinmico da barragem do Cabril em termos de frequncias naturais e configuraes modais, utilizando um modelo 3D representativo do sistema. Os resultados deste modelo numrico so comparados com resultados experimentais obtidos com base no sistema de monitorizao dinmica em contnuo, que foi instalado pelo LNEC em 2008.
Resumo:
Com este trabalho pretendeu-se abordar duas fases distintas e complexas de uma megaestrutura do calibre de uma obra de arte especial, como pode ser considerado o objeto de estudo do trabalho, a fase de projeto e a fase de construo. Percebe-se, por intermdio deste trabalho, a importncia da utilizao de modelos numricos, com recurso aos mais sofisticados programas de modelao tridimensional, onde imprescindvel a modelao tomando em considerao os efeitos das fases construtivas. Os fenmenos fsicos como a fluncia e retrao so de considerao imperativa, tal como a influncia das sobrecargas de servio, como o caso das sobrecargas regulamentares que j incluem os seus efeitos dinmicos. Realizou-se um modelo longitudinal de elementos finitos de barra, utilizando os programas GP2004 e RM2004, para a anlise da fase construtiva, da fase de entrada em servio e a longo prazo, considerando-se os 8000 dias como sendo a fase em que a obra se encontra estabilizada em termos de redistribuio de tenses. Deste modelo foi possvel obter as envolventes de esforos e de tenses e os deslocamentos em todos os elementos, cruciais para o dimensionamento dos vrios elementos constituintes da obra, tais como tabuleiros, pilares, fundaes, juntas de dilatao, aparelhos de apoio e sistemas de equilbrio. Neste caso concreto, e por questes de economia de espao, apresentado o dimensionamento do tabuleiro da ponte, para as fases acima referidas e para a situao de estados limites ltimos de resistncia flexo composta (seco 6.1 de EC2) e de resistncia ao esforo transverso (seco 6.2 do EC2) e aos momentos torsores (seco 6.3 do EC2); e estados limites de servio, nomeadamente para a abertura de fendas e para a descompresso. Deste modelo, comprovou-se que para as aes consideradas, a armadura longitudinal principal, armadura transversal das almas e armadura de suspenso da laje de fundo, cumprem as suas funes resistentes, em termos de momentos fletores, de esforos transversos mximos com momentos torsores associados e de momentos torsores mximos com esforos transversos associados. Desenvolveu-se e analisou-se, tambm, um modelo transversal em elementos finitos de placa para o estudo e dimensionamento da seco em caixo do tabuleiro da ponte, modelado numa primeira fase no programa CSI Bridge e posteriormente exportado para o programa SAP2000, onde foram introduzidas as aes atuantes. A anlise foi efetuada para as seces de apoio e para a seco a meio vo, no entanto, apresenta-se apenas o dimensionamento da seco de meio vo. Deste modelo obtm-se a armadura transversal necessria para suprir as necessidades em termos de esforos nas zonas de encastramento transversal das lajes e consolas, nas zonas de variao de espessura e zonas centrais da laje. Obtm-se ainda a armadura longitudinal secundria para as zonas das lajes e consolas. Adquiriu-se e desenvolveu-se competncias ao nvel de dimensionamento de estruturas de beto armado utilizando as normativas europeias, nomeadamente o Eurocdigo 0 na definio das combinaes a considerar para os diversos estados limite, o Eurocdigo 1 para a adoo das aes relevantes para o estudo da obra em questo e o Eurocdigo 2 para a definio e/ou dimensionamento dos tabuleiros de beto armado. As concluses relativamente s diferenas que advm da adoo de aes segundo as SATCC, utilizadas no projeto de execuo original, contra as dos Eurocdigos so evidentes. So apontadas, no captulo da concluso, algumas consideraes finais relativamente s diferenas de resultados entre o projeto original e o presente estudo, tendo em conta os regulamentos utilizados. Para alm do atrs exposto em termos de verificao de segurana dos tabuleiros, compilou-se alguma informao referente fase de construo da obra, nomeadamente, na apresentao de algumas fases mais relevantes, assim como referncias ao estaleiro adotado para uma obra desta envergadura e num territrio to complexo, quanto o Angolano.
Resumo:
Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratrio Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no mbito do protocolo de cooperao ente o ISEL e o LNEC
Resumo:
Trabalho Final de Mestrado para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Mecnica
Resumo:
Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratrio Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no mbito do protocolo entre o ISEL e o LNEC
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Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratrio Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no mbito do protocolo de cooperao entre o ISEL e o LNEC
Resumo:
Trabalho de Projeto para obteno do grau de mestre em Engenharia Civil na rea de Especializao em Estruturas
Resumo:
Trabalho de Dissertao de Natureza Cientfica para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil na rea de Especializao em Estruturas
Resumo:
Os painis corrugados tm cada vez maior aplicabilidade em engenharia. So frequentemente utilizados em estruturas sandwich, em telhados e tm muitas outras aplicaes nas indstrias civil, mecnica, aeronutica e naval. Esta crescente aplicao deve-se ao facto de as suas corrugaes conferirem maior rigidez ao painel devido ao aumento do rcio resistncia/peso, evitando-se assim o recurso a reforos estruturais. Este facto, associado s caractersticas dos materiais compsitos laminados, que comparativamente com os materiais tradicionais, evidenciam uma relao rigidez/peso, bem como um comportamento mecnico; no mesmo sentido, contribui para uma potencial utilizao deste tipo de soluo, em variadssimas situaes na rea das engenharias. Este tipo de painis particularmente adequado em situaes de carga em que se verificam esforos de compresso e toro. Com o presente trabalho, pretende-se efectuar um estudo de anlise do comportamento mecnico, quer em termos de anlise esttica linear, quer de vibraes livres de um painel corrugado em material compsito, sendo analisadas vrias variveis, nomeadamente: o tipo de material, a geometria da corrugao, a sequncia de empilhamento das camadas de fibra, entre outras. Para este efeito, e aps o enquadramento do tipo de problema que se possui, utilizado o software comercial de anlise por elementos finitos, Ansys.
