Study of imperfect similarity in structures subjected to impact loadings.

As leis usuais de redução de escala não produzem bons resultados em estruturas sujeitas a cargas de impacto, gerando uma semelhança imperfeita entre modelo e protótipo. Neste trabalho, utiliza-se a técnica de similaridade não direta através da alteração da velocidade inicial do corpo de impacto, gerando uma resposta do modelo idêntica ao do protótipo. Três fatores que contribuem para a resposta não similar da estrutura em escala são estudados nessa tese: taxa de deformação e modelo com parâmetros geométricos e de material distorcidos em relação ao protótipo. Além disso, mostra-se como a técnica proposta pode ser usada para correção das distorções através da mudança da massa de impacto. Considerando-se todos esses elementos, um procedimento abrangente e simples que gera um modelo com comportamento similar ao do protótipo é criado. Para corroborar as hipóteses levantadas durante a tese e estudar o método de correção, três problemas analíticos e dois problemas numéricos são explorados. Em todas as análises, os resultados mostram uma melhora significativa na semelhança entre modelo e protótipo após a aplicação do método de correção apresentado. Ao longo do trabalho, as vantagens e limitações das técnicas desenvolvidas e as principais diferenças em relação a trabalhos anteriores são detidamente discutidas.Current scaling laws are not capable of predicting the structural impact response of prototypes from the behavior of the corresponding scaled models. Here, the nondirect similitude technique is employed by changing the initial impact velocity loading so that model and prototype behave the same. Three main factors that contribute to the non-similar response of a scaled structure are investigated: strain rate, model geometry and material parameters distorted in relation to the prototype. Moreover, it is shown how the proposed technique can be applied to alter the impact mass instead of its velocity. By considering all these aspects, it is then created a comprehensive and simple procedure that generates models similar to a given prototype. Three analytical and two numerical problems are used to present the main features of the technique. In all the cases analyzed, after the correction is applied, it was possible to accurately predict the behavior of the structure under analysis by the response of the model. Throughout this work, limitations and advantages of the method are emphasized bearing in mind other published works