This paper presents a nonlinear stability analysis of piles under bilateral contact constraints imposed by a geological medium (soil or rock). To solve this contact problem, the paper proposes a general numerical methodology, based on the finite element method (FEM). In this context, a geometrically nonlinear beam-column element is used to model the pile while the geological medium can be idealized as discrete (spring) or continuum (Winkler and Pasternak) foundation elements. Foundation elements are supposed to react under tension and compression, so during the deformation process the structural elements are subjected to bilateral contact constraints. The errors along the equilibrium paths are minimized and the convoluted nonlinear equilibrium paths are made traceable through the use of an updated Lagrangian formulation and a Newton-Raphson scheme working with the generalized displacement technique. The study offers stability analyses of three problems involving piles under bilateral contact constraints. The analyses show that in the evaluation of critical loads a great influence is wielded by the instability modes. Also, the structural system stiffness can be highly influenced by the representative model of the soil.

O programa Baja SAE foi criado pela Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) nos Estados Unidos com o objetivo de incentivar estudantes de graduação de escolas, à nível mundial, a colocarem em prática os conceitos acadêmicos aprendidos, a fim de desenvolverem o projeto, a fabricação e montagem de um veículo fora de estrada, para participação da competição. Assim, o escopo e objetivo principal deste trabalho foi o desenvolvimento do flange para acoplamento do eixo de saída da caixa de redução ao semieixo, que é parte integrante do sistema powertrain deste tipo de veículo. Com base nos dados de entrada do projeto, que incluem o torque transmitido no eixo de saída do sistema powertrain, e nos cálculos desenvolvidos após pesquisa bibliográfica realizada, foi possível dimensionar as medidas mínimas necessárias para o flange. Após esta etapa, as dimensões foram ajustadas de acordo com as de elementos de máquinas comerciais utilizados no mercado automotivo, como junta homocinética e parafusos. Referente ao material para a fabricação do flange, foi selecionado o ferro fundido nodular ASTM A536 100-70-03 (GGG-70). Para a montagem do flange e junta homocinética, foi selecionado parafuso do tipo Allen cabeça cilíndrica com sextavado interno e classe 12.9, por possuir boa resistência mecânica necessária para este tipo de aplicação.