A recursive methodology to determine the mechanical Response of thin laminated plates in bending

The paper’s objective is to present the development of a recursive methodology which is based on Adomian Decompostion Method in order to evaluate the mechanical response of thin laminated plates in linear bending. By the equivalent layer concept, the linear relation between the equivalent stresses and the strains, namely ABD matrix, is established. When viewed by the Adomian Decompostion Method perspective, it generates an interesting idea: each layer influence on the plate’s response can be recursively inserted into a base solution by a rearrangement of the plate’s properties. This base solution is previously obtained and it is, in this paper, an isotropic plate response for the same loading and boundary conditions. This approach can significantly increase optimization and delamination studies, given the simplicity on the layers modification, both in fiber orientation and constitutive properties, as these are considered on the recursive procedure. The pb-2 Rayleigh-Ritz Method is used to approximate the solution space and to generate analytic response surfaces. The methodology is applied to symmetrical and unsymmetrical stacking cases for different boundary conditions sets and loading types and the obtained responses are compared to those found on the literature. A study of case complements the methodology analysis: a simplified landing gear door is modeled considering a set of loading conditions as well as different stacking configurations. Good correspondence was found in all studied cases

Sistema tracionador de intervenção compreendendo um umbilical

PETROBRASUniversidade Federal do Rio Grande do SulEngenhariaInformáticaDepositad

Desenvolvimento analítico de um modelo mecânico para membros esbeltos tridimensionais utilizando a Teoria de Vigas Espaciais

A high number of structures uses cables due to their ability to bear large load in the longitudinal direction, for example, prestressed concrete, offshore systems and bridges. Its basic structure is formed by a central straight element surrounded by strands laid helically. A variety of geometries can be used, as well as the number of layers. Using the theory of spatial beams and parameterizing the geometry, the center line of only one of these helixes was analyzed analytically, since contact and slip are not included in this theory, obtaining a first approach in order to model these structures and to determine its mechanical behavior. Thus, the equilibrium equations were deduced and the differential system was solved with the objective of representing the mechanical behavior of the structure. Using the Frenet-Serret triad to define a local coordinate system, the boundary conditions were applied aiming the determination of the integration constants. The expressions obtained were compared with results obtained by the Finite Element Method (FEM) for validation applying concentrated and distributed loads. All cases presented good agreement FOR forces, moments, rotations and displacements. Considering the arc case, its radius was increased until a straight beam. The proposed model was also used to simulate a spring under compression.A principal característica de cabos é a sua capacidadede suportar grande carga na direção longitudinal e são utilizadas em, por exemplo, concreto comprimido, plataformas e pontes. Usualmente, sua estrutura básica é formada por um elemento central (núcleo) e reto juntamente com outros componentes dispostos ao seu redor em forma de hélice. Existe uma variedade de geometrias que podem ser utilizadas, assim como número de camadas. Seguindo a teoria de vigas espaciais e parametrizando a geometria, a linha média de apenas uma dessas hélices foi analisada analiticamente. Essa simplificação é valida visto que o contato e deslizamento não são incluídos nesta teoria, produzindo uma primeira abordagem ao problema da modelagem dessas estruturas. Sendo assim, as equações de equilíbrio foram deduzidas e seu sistema diferencial foi resolvido com o objetivo de representar o comportamento mecânico da estrutura. Utilizando a tríade de Frenet-Serret para definir um sistema de coordenadas local, as condições de contorno foram aplicadas buscando determinar as constantes de integração resultantes da solução analítica das equações diferenciais. Essa solução foi comparadas com resultados numéricos obtidos pelo Método dos Elementos Finitos (FEM) para validação dos casos de carga concentrada e distribuída em duas geometrias, o arco plano e a hélice. Em ambos os casos resultados apresentaram boa concordância para forças, momentos, rotações e deslocamentos. Considerando o caso do arco, o seu raio foi aumentado, de forma que a geometria se aproximasse de uma viga reta. O modelo proposto também foi utilizado para simular uma mola sob compressão

Desenvolvimento analítico de um modelo mecânico para membros esbeltos tridimensionais utilizando a Teoria de Vigas Espaciais

A high number of structures uses cables due to their ability to bear large load in the longitudinal direction, for example, prestressed concrete, offshore systems and bridges. Its basic structure is formed by a central straight element surrounded by strands laid helically. A variety of geometries can be used, as well as the number of layers. Using the theory of spatial beams and parameterizing the geometry, the center line of only one of these helixes was analyzed analytically, since contact and slip are not included in this theory, obtaining a first approach in order to model these structures and to determine its mechanical behavior. Thus, the equilibrium equations were deduced and the differential system was solved with the objective of representing the mechanical behavior of the structure. Using the Frenet-Serret triad to define a local coordinate system, the boundary conditions were applied aiming the determination of the integration constants. The expressions obtained were compared with results obtained by the Finite Element Method (FEM) for validation applying concentrated and distributed loads. All cases presented good agreement FOR forces, moments, rotations and displacements. Considering the arc case, its radius was increased until a straight beam. The proposed model was also used to simulate a spring under compression.A principal característica de cabos é a sua capacidadede suportar grande carga na direção longitudinal e são utilizadas em, por exemplo, concreto comprimido, plataformas e pontes. Usualmente, sua estrutura básica é formada por um elemento central (núcleo) e reto juntamente com outros componentes dispostos ao seu redor em forma de hélice. Existe uma variedade de geometrias que podem ser utilizadas, assim como número de camadas. Seguindo a teoria de vigas espaciais e parametrizando a geometria, a linha média de apenas uma dessas hélices foi analisada analiticamente. Essa simplificação é valida visto que o contato e deslizamento não são incluídos nesta teoria, produzindo uma primeira abordagem ao problema da modelagem dessas estruturas. Sendo assim, as equações de equilíbrio foram deduzidas e seu sistema diferencial foi resolvido com o objetivo de representar o comportamento mecânico da estrutura. Utilizando a tríade de Frenet-Serret para definir um sistema de coordenadas local, as condições de contorno foram aplicadas buscando determinar as constantes de integração resultantes da solução analítica das equações diferenciais. Essa solução foi comparadas com resultados numéricos obtidos pelo Método dos Elementos Finitos (FEM) para validação dos casos de carga concentrada e distribuída em duas geometrias, o arco plano e a hélice. Em ambos os casos resultados apresentaram boa concordância para forças, momentos, rotações e deslocamentos. Considerando o caso do arco, o seu raio foi aumentado, de forma que a geometria se aproximasse de uma viga reta. O modelo proposto também foi utilizado para simular uma mola sob compressão

Numerical analysis of coal combustion

O carvão é o combustível mais utilizado na produção energética no mundo e seu consumo aumenta a cada dia. No Brasil a maioria da matéria prima é importada devido ao baixo conteúdo de carbono e grande quantidade de cinzas do seu carvão. Estudos são realizados para determinar parâmetros cinéticos em equipamentos como o Drop Tube Furnance. O programa desenvolvido consiste na simulação numérica deste experimento considerando a resistência de cinzas ao fluxo de oxigênio devido a camada depositada na superfície do núcleo. As simulações feitas em FORTRAN demonstraram resultados satisfatórios quando comparadas com as referências e convergiram para resultados obtidos em outras simulações, demonstrando, assim, a possibilidade de simulação em diferentes casos. O programa pode auxiliar na realização do experimento em fornos de queda livre e, juntamente com os resultados do ensaio, completar o estudo da cinética química na combustão de carvão.Coal is the most widely used fuel in energy production and consumption in the world and increases every day. In Brazil, mostly of the raw material is imported due to low carbon content and large amount of ash. Studies are conducted to determine kinetic parameters for equipment such as. The developed program is the numerical simulation of this experiment considering the resistance of ash in the flow of oxygen due to the layer deposited on the surface of the nucleus. The simulations in FORTRAN shown satisfactory results when compared with the references data and other simulations converged to expected results, thus demonstrating the possibility to simulate different cases. The program can assist in performing the experiment in Drop Tube Furnance and, together with the test results, completing the chemical kinetics study of the combustion of coal

Numerical analysis of coal combustion

O carvão é o combustível mais utilizado na produção energética no mundo e seu consumo aumenta a cada dia. No Brasil a maioria da matéria prima é importada devido ao baixo conteúdo de carbono e grande quantidade de cinzas do seu carvão. Estudos são realizados para determinar parâmetros cinéticos em equipamentos como o Drop Tube Furnance. O programa desenvolvido consiste na simulação numérica deste experimento considerando a resistência de cinzas ao fluxo de oxigênio devido a camada depositada na superfície do núcleo. As simulações feitas em FORTRAN demonstraram resultados satisfatórios quando comparadas com as referências e convergiram para resultados obtidos em outras simulações, demonstrando, assim, a possibilidade de simulação em diferentes casos. O programa pode auxiliar na realização do experimento em fornos de queda livre e, juntamente com os resultados do ensaio, completar o estudo da cinética química na combustão de carvão.Coal is the most widely used fuel in energy production and consumption in the world and increases every day. In Brazil, mostly of the raw material is imported due to low carbon content and large amount of ash. Studies are conducted to determine kinetic parameters for equipment such as. The developed program is the numerical simulation of this experiment considering the resistance of ash in the flow of oxygen due to the layer deposited on the surface of the nucleus. The simulations in FORTRAN shown satisfactory results when compared with the references data and other simulations converged to expected results, thus demonstrating the possibility to simulate different cases. The program can assist in performing the experiment in Drop Tube Furnance and, together with the test results, completing the chemical kinetics study of the combustion of coal

ON A RECURSIVE METHODOLOGY FOR SEMI-ANALYTICAL SOLUTIONS OF SYMMETRIC AND UNSYMMETRIC LAMINATED THIN PLATES

 The present paper has as objective the introduction and analysis of a new procedure in order to derive semi-analytical solutions of symmetric and unsymmetrical laminated rectangular thin plates in a recursive manner. The methodology is based on three main characteristics: (a) decomposition of the differential operator into two or more components, (b) an infinite expansion of the differential equation solution and, (c) determination of each superposed solution by a relationship between the divided operators and previous solutions. The first expanded term concerns to the plate’s isotropic solution and, in each step, orthorhombic laminae influence is inserted. In order to approximate the solutions, the pb-2 Rayleigh-Ritz Method is used. Obtained solutions are discussed and compared to those found in the literature