Propagação de ondas de tensão em corpos elásticos

Abstract

O trabalho desenvolvido na presente Tese foca alguns aspectos relativos às respostas de corpos elásticos submetidos a solicitações impulsivas. A investigação está dividida em três partes distintas, cada uma delas tratando um tipo particular de problema. Na Parte I é analisado o problema da propagação de ondas de tensão longitudinais ao longo de barras rectilíneas de secção variável. São tidos em consideração os efeitos da inércia lateral, e é desenvolvido um processo numérico de cálculo que permite obter a resposta do sistema recorrendo à utilização de Integrais de Fourier, cujos valores são calculados pelo Método dos Resíduos. As características de dispersão deste tipo de elemento estrutural são completamente investigadas, tendo-se concluído que é possivel a sua utilização como filtros mecânicos de frequências. Os resultados experimentais são obtidos por observação em tempo real da propagação de impulsos longitudinais gerados pelo impacto de projécteis adequados, e captados por extensómetros eléctricos de resistência. Em geral os resultados experimentais comparam muito bem com a solução analítica. Na Parte II é estudado o problema da propagação de ondas de tensão em juntar placas e em corpos de revolução sujeitos a solicitações impulsivas pontuais desencadeadas pelo impacto de pequenos projécteis na superfície da estrutura. É desenvolvido um método numérico para a resolução do problema recorrendo à utilização do Método dos Elementos Finitos. É usado o Método da Sobreposição Modal para integração da equação de movimento do corpo, sendo a resposta do sistema obtida pela utilização de integrais de Fourier que são posteriormente calculados pelo Método dos Resíduos. São também obtidos resultados experimentais recorrendo à utilização de extensómetros de resistência eléctrica montados na superfície e no interior dos modelos utilizados. Na Parte III analisa-se o problema da propagação de ondas de tensão em estruturas porticadas sujeitas a solicitações produzidas pelo impacto de pequenos projécteis esféricos. Recorre-se uma vez mais ao Método dos Elementos Finitos para a resolução numérica do problema, sendo o processo de obtenção da resposta do sistema idêntico ao utilizador na Parte II para as placas e corpos de revolução. Os resultados são comparados com valores obtidos por via experimental recorrendo à utilização de extensómetros eléctricos, tendo-se concluído existir uma boa concordância entre ambos.