Verificación y Validación de Modelos Computacionales de Pandeo Elastoplástico Debido a Cargas Combinadas de Placas Delgadas
Autores: Baumgardt, Guilherme Ribeiro; Fragassa, Cristiano; Rocha, Luiz Alberto Oliveira; dos Santos, Elizaldo Domingues; da Silveira, Thiago; Isoldi, Liércio André
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Placas
Comportamiento de pandeo
Delgadas
Cargas de compresión
Modelo computacional
Materiales metálicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Las placas delgadas se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones de ingeniería. En algunos casos, estos componentes estructurales pueden pandeo debido a cargas de compresión, que pueden verse agravadas por cargas laterales. Varios autores han estudiado el comportamiento de pandeo elastoplástico de placas delgadas considerando parámetros como propiedades del material y geométricas, condiciones de soporte e imperfecciones iniciales fuera del plano. Algunos estudios también han investigado los efectos de muescas y agujeros en el esfuerzo de pandeo último de placas delgadas. El objetivo principal del presente trabajo es verificar y validar un modelo computacional desarrollado utilizando el Método de Elementos Finitos a través del software ANSYS(r), para simular el comportamiento mecánico de placas metálicas bajo compresión uniaxial o biaxial combinada con carga lateral. El modelo numérico propuesto fue verificado y validado comparando sus resultados con soluciones analíticas, numéricas y experimentales encontradas en la literatura, alcanzando diferencias y errores máximos de alrededor del 5%. A continuación, el modelo computacional verificado y validado se utilizó en un estudio de caso simple: una placa simplemente apoyada con una perforación rectangular centrada y sometida a una carga de compresión biaxial en el plano combinada con una carga lateral, considerando cinco materiales metálicos diferentes: acero AISI 4130, acero AH-36, hierro de grafito esferoidal (SGI), hierro de grafito compacto (CGI) y aleación de aluminio Al 7075-T651. Los resultados obtenidos son consistentes y, como se esperaba, prueban la aplicabilidad del modelo computacional propuesto. A partir de esto, se evaluó el comportamiento de pandeo elastoplástico biaxial, indicando que entre los casos estudiados, el mayor esfuerzo último y la menor deflexión máxima se lograron, respectivamente, por las placas hechas de acero AISI 4130 y acero AH-36.
Descripción
Las placas delgadas se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones de ingeniería. En algunos casos, estos componentes estructurales pueden pandeo debido a cargas de compresión, que pueden verse agravadas por cargas laterales. Varios autores han estudiado el comportamiento de pandeo elastoplástico de placas delgadas considerando parámetros como propiedades del material y geométricas, condiciones de soporte e imperfecciones iniciales fuera del plano. Algunos estudios también han investigado los efectos de muescas y agujeros en el esfuerzo de pandeo último de placas delgadas. El objetivo principal del presente trabajo es verificar y validar un modelo computacional desarrollado utilizando el Método de Elementos Finitos a través del software ANSYS(r), para simular el comportamiento mecánico de placas metálicas bajo compresión uniaxial o biaxial combinada con carga lateral. El modelo numérico propuesto fue verificado y validado comparando sus resultados con soluciones analíticas, numéricas y experimentales encontradas en la literatura, alcanzando diferencias y errores máximos de alrededor del 5%. A continuación, el modelo computacional verificado y validado se utilizó en un estudio de caso simple: una placa simplemente apoyada con una perforación rectangular centrada y sometida a una carga de compresión biaxial en el plano combinada con una carga lateral, considerando cinco materiales metálicos diferentes: acero AISI 4130, acero AH-36, hierro de grafito esferoidal (SGI), hierro de grafito compacto (CGI) y aleación de aluminio Al 7075-T651. Los resultados obtenidos son consistentes y, como se esperaba, prueban la aplicabilidad del modelo computacional propuesto. A partir de esto, se evaluó el comportamiento de pandeo elastoplástico biaxial, indicando que entre los casos estudiados, el mayor esfuerzo último y la menor deflexión máxima se lograron, respectivamente, por las placas hechas de acero AISI 4130 y acero AH-36.