Elemento Finito para Vigas de Pared Delgada Doblemente Asimétricas Cargadas Axialmente

Abstract

Las vigas de pared delgada y sección abierta son extensivamente usadas como componentes estructurales en distintos tipos de estructuras en los campos de Ingeniería Mecánica, Aeronáutica y Civil. En el caso de vigas que tienen dos ejes de simetría en su sección transversal, la solución de vibraciones libres es suficientemente conocida y estudiada. Inclusive cuando la sección transversal tiene un eje de
simetría, se ha estudiado ampliamente, en general usando la teoría de Bernoulli-Navier. Sin embargo, es bastante limitado el número de estudios para vigas doblemente asimétricas en las cuales existe un triple acoplamiento de vibraciones de flexión en dos direcciones y torsión. En trabajos anteriores se
ha desarrollado un modelo teórico-numérico que considera las vibraciones flexotorsionales acopladas. En cuanto al modelo físico, la formulación inicial, basada en las hipótesis de Vlasov, fue modificada permitiendo la inclusión de deformaciones angulares inducidas por el esfuerzo de corte, sección variable en la dirección longitudinal e inercias rotacionales en las ecuaciones de movimiento. En este trabajo
se incorpora el efecto de una carga axial a las ecuaciones flexotorsionales. Se desarrolla un elemento finito de barra conteniendo el modelo físico con el objetivo de incorporarlo a un programa de propósito general. Se presenta además una comparación numérico-experimental de las frecuencias naturales axiales de vigas de pared delgada y sección abierta.