Estudo comparativo entre elementos finitos isoparametricos das familias serendipity e lagrangiana para a analise de estabilidade de placas e cascas

Em 1970, Ahmad et aI. apresentaram uma formulação, para a análise de placas e cascas, baseada na degeneração de um elemento sólido tridimensional, através da redução de sua dimensão na direção da espessura. O campo de deslocamento era, então, interpolado a partir das funções de forma da família Serendipity e, para a obtenção das características do elemento, utilizava-se integração numérica consistente. Os resultados obtidos por esse elemento foram excelentes para situações de placas e cascas moderadamente grossas, atendendo, portando, à teoria de Mindlin- Reissner ~ contudo, com a redução da espessura, o elemento tomava-se excessivamente rígido e os resultados não tendiam, como era de se esperar, àqueles da teoria clássica de Kirchho./f para placas e cascas finas. O objetivo deste trabalho é o estudo comparativo, na análise de estabilidade de placas e cascas, entre o desempenho, utilizando-se integração numérica consistente, do elemento finito isoparamétrico, quadrilateral, quadrático da família Serendipity e do elemento finito isoparamétrico, quadrilateral, quadrático da família Lagrangiana, obtidos, ambos, a partir da formulação de Ahmad. Pretende-se estabelecer, dentre os dois elementos, qual é o mais adequado para iniciar o desenvolvimento de um elemento finito subparamétrico do tipo hierárquico, baseado no conceito da aproximação p, visando retirar a característica de rigidez excessiva do elemento de Ahmad, para situações de placas e cascas finasIn 1970, Ahmad et aI. presented a formulation for the analysis of plates and shells, based on the degeneration of a three-dimensional solid element, by reducing its dimention in the thickness direction. The displacement field was then interpolated through the shape function of Serendipity fami1y and, in order to achieve the element characteristics, consistent integration was used. The obtained results were excellent for moderately thick plates and shells aplications, being in concordance with the Mind/in-Reissner's theory; however, with the reduction of the thickness, the element became excessively rigid and the results did not tend to those ofthe Kirchhoff's theory for thin plates and shells. The purpose of this work is the comparative study inthestabilityanalysis of plates and shells concerning the performance, considering consistent numerical integration, of the isoparametric, quadrilateral, quadratic finite element of Serendipity fami1y and of the isoparametric, quadrilateral, quadratic finite element of Lagrangian fami1y, achieved, both, ftom the Ahmad' s formulation, one intends to estabilish, between both elements, which is the most adequa te to start the development of a subparametric hierarchical element, based on p aproximation concept, objectifying to remove the characteristic of excessive rigidy of the Ahmad' s elements for the situation of thin plates and shell