Investigação experimental de quatro

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 7275 (2022) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Estruturas formadas a frio de paredes finas eram, e ainda são, elementos estruturais muito populares usados ​​na engenharia mecânica. A tecnologia moderna e o progresso na engenharia de materiais permitem fabricar vários formatos de componentes formados a frio de paredes finas. Portanto, as combinações entre possibilidades de tecnologia, propriedades de materiais, cargas e requisitos de engenharia são amplas e ilimitadas para componentes de paredes finas. O objetivo deste trabalho é realizar um estudo experimental de vigas de aço de canal C enformadas a frio sob cargas de flexão em quatro pontos com base nos fenômenos de flambagem global e local. Foi desenvolvido um banco de ensaio com um sistema de apoio especialmente projetado para submeter vigas de aço de paredes finas a uma carga de flexão em quatro pontos, onde o apoio e as cargas foram aplicadas no centro de cisalhamento da viga de aço de seção aberta. É mostrado que não é possível eliminar completamente a carga de torque em uma viga de paredes finas com uma seção aberta onde a carga e o apoio são aplicados no centro de cisalhamento porque as vigas investigadas não foram feitas de maneira ideal. Vigas de seção aberta de paredes finas são muito sensíveis às condições de contorno e precisão geométrica. A força da gravidade também está funcionando. A metodologia de pesquisa apresentada pode ser aprimorada e testada com outras vigas de paredes finas de seção aberta.

As vantagens das estruturas formadas a frio de paredes finas sobre as seções metalúrgicas clássicas são tais que as construções com propriedades de durabilidade semelhantes são muito mais leves. Além disso, componentes de paredes finas moldadas a frio têm menos limitações considerando o processo de conformação. O desenvolvimento tecnológico do ano passado deu possibilidades para quase qualquer conformação a frio de detalhes de aço. Métodos analíticos com barras e vigas de paredes finas de seção aberta foram originados da teoria de Vlasow (1940), onde as suposições de pequenos deslocamentos e propriedades lineares entre tensões e deformações formam a base para dependências matemáticas formuladas. A teoria de vigas de seção aberta de paredes finas é baseada em suposições da teoria de placas e cascas longas, onde a rigidez estrutural, a estabilidade global e local têm um papel fundamental durante o projeto. Introdução para estabilidade teórica de barras, cascas, placas e outras estruturas são descritas por Timoshenko e Gere1. Atualmente, existem muitos trabalhos de pesquisa, onde a resistência e a estabilidade de estruturas de paredes finas são de interesse para engenheiros e cientistas.

A estabilidade de vigas de paredes finas com seção aberta foi estudada por Magnucki et al. e Magnucka-Blandzi e Zając2. Magnucki et al.3 em sua monografia descreveram problemas de estabilidade em problemas de mecânica aplicada. Eles descreveram a estabilidade de modelos estruturais básicos como barras, vigas e sistemas conectados de barras estruturais. Eles apresentaram completamente a estabilidade de placas retangulares ou circulares finas e cascas rotativas. Seu trabalho inclui um capítulo sobre a estabilidade de vigas de paredes finas com seções abertas. Os autores aplicaram métodos baseados em energia para estudos analíticos, apresentando um problema prático para questões de tanques de aço. Eles apresentaram exemplos práticos da aplicação do método dos elementos finitos e experimentos modernos de testes de estabilidade. O tópico de estabilidade da estrutura de paredes finas também foi analisado por Anbarasu4, 5. Ele apresentou resultados do comportamento de flambagem de canal de lábio de paredes finas de aço formado a frio. Método de pesquisa experimental e computacional foram desenvolvidos. A interação dos modos de flambagem investigados, como local, distorcional, lateral e torcional, foi submetida a um modelo numérico. A resistência final e o momento fletor adequado foram estimados. Anbarasu5 em sua pesquisa ignorou as tensões residuais e aplicou um modelo de material plástico elástico perfeito sem endurecimento por deformação. A fórmula analítica proposta, onde as interações entre os modos de flambagem foram estimadas, pode ser uma ferramenta de projeto interessante para engenheiros.