Estudi sobre l’aplicació de la teoria de les línies de plastificació a perfils d’acer conformats en fred

Abstract

El present projecte té com a primer objectiu l’estudi del comportament de les xapes nervades d’acer perfilades en fred i corbades per plegat, sotmeses a càrregues externes de flexió i de compressió. Es pretén estudiar l’efecte de les emboticions sobre la càrrega màxima que pot suportar la xapa nervada i analitzar els diagrames de flux de tensions. Un segon objectiu del present projecte és deduir i entendre les equacions i raonaments mitjançant els quals diferents autors apliquen la teoria de les línies de plastificació. La teoria de les línies de plastificació es basa en la suposició de les línies que formen el mecanisme de fallida de la xapa en el moment del post-col·lapse, i consisteix en la formulació matemàtica, mitjançant deduccions geomètriques i mètodes energètics o de l’equilibri, de la seva llei força – desplaçament per a la posterior obtenció de la càrrega màxima que pot suportar la xapa. Per assolir els objectius anteriors, en primer lloc es dedueixen les equacions d’aplicació de l’esmentada teoria pel cas d’una placa sotmesa a compressió i pel cas d’un perfil rectangular sotmès a flexió. Per aquest últim cas, es comprova l’adequació de la teoria amb unes simulacions en Ansys®. En segon lloc, es fa un estudi preliminar de l’aplicació de la teoria a xapes nervades corbades per plegat, que consisteix en unes simulacions en Ansys® de models reduïts de xapes nervades planes amb i sense emboticions, a flexió i a compressió. Vist l’estudi de la teoria de les línies de plastificació, es conclou que existeix una gran complexitat en l’aplicació d’aquesta, donada la dificultat d’anàlisi teòrica que comporta la definició del mecanisme i de la seva llei força – desplaçament o moment - angle girat. A més, cal tenir en compte que sempre cal contrastar els resultats trobats de l’aplicació de la teoria amb simulacions o assaigs experimentals. En relació a l’estudi de les xapes nervades planes amb i sense emboticions, es conclou que, a la vista dels resultats de les simulacions, les emboticions redueixen considerablement la càrrega última de la xapa, tant a flexió com a compressió. Tot i això, cal notar que en el model geomètric de la xapa no es té en compte el procés real d’embotició de la xapa, i això, presumiblement, podria afectar els resultats. De l’anàlisi del flux de tensions, es conclou que l’existència de les emboticions a la xapa fa que es redueixin les bandes de pas de les tensions i disminueixi la secció eficaç de la xapa (tant l’àrea eficaç com el mòdul resistent). Aquesta, doncs, podria ser una justificació de la reducció que experimenta la càrrega última de la xapa amb emboticions respecte la xapa sense emboticions