Engenharia Mecânica
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- Simulação do processo de solda por fricção e mistura (FSW) utilizando o método dos volumes finitos(2021) Corteze, Matheus RodriguesEste trabalho traz a simulação do processo de soldagem FSW para validação de análise computacional de dados. Os processos de soldagem auxiliam na fabricação de qualquer componente, independente do tamanho e tipo de estrutura final. Dentre esses processos, tem-se a Soldagem por Atrito e Mistura Linear, que foi desenvolvida na Inglaterra pelo TWI, em 1991. Esse processo consiste na união de juntas em seu estado sólido, sendo largamente utilizado na indústria aeronáutica, para substituição de rebites da fuselagem. Já que as ligas de alumínio apresentam melhor desempenho para esta indústria, utilizou-se neste trabalho as ligas de alumínio da serie AA7050-T7451, em placas de 8 mm de espessura para realização dos ensaios que serviram de base de dados para preenchimento do software SIMCENTER STAR-CCM+. Na simulação computacional as geometrias foram modeladas e foi criada uma malha numérica, atraves da análise de volumes finitos, fiel aos modelos físicos do experimento, calibrando o modelo. Com o objetivo de capturar todos os detalhes dimensionais dos componentes utilizou-se malha do tipo poliédrica para as geometrias de análise. Ao final da simulação, foram coletados os dados de temperatura e analisado a discrepância entre os dados experimentais e os computacionais. Os valores encontrados virtualmente para a quantidade de calor gerado e as temperaturas das peças durante o processo de soldagem foram validados e apresentaram uma excelente precisão, já que o erro para os valores obtidos pelo equacionamento é menor que 0,1% quando comparados aos obtidos pela simulação. Portanto, foi possível encontrar uma relação entre as variáveis de processo (rotação e avanço), tendo sua relação equacionada com uma ótima precisão, sendo possível estimar a quantidade de calor gerado para outros valores destes parâmetros de processo sem necessariamente realizar um ensaio físico; permitindo o entendimento dos fenômenos físicos e auxiliando no desenvolvimento de novas tecnologias, identificando, isolando e testando variações virtualmente com baixo custo e tempo, resultando em parâmetros precisos para otimização do processo.
- Análise numérica dos efeitos pulsativos em um motor monocilíndrico turboalimentado(2021) Silva, João Paulo daDurante os úlltimos anos, houve um crescente estudo em diferentes áreas do setor automobilístico para aplicações de turbocompressores, com o objetivo de aumentar a eficiência global dos motores de combustão interna em favor do ganho de potência, torque, redução de consumo específico e consequentemente a redução de emissão dos gases poluentes. Os fabricantes de automóveis têm utilizado o conceito de downsizing de maneira bastante consistente nesta ultima década, aplicando praticamente em toda a gama de produtos. Os motores estão cada vez menores, tanto em deslocamento volumétrico, como em número de cilindros e associados a uma tecnologia eletrônica avançada. Além disso, a busca por combustíveis renováveis tem ganhado espaço através do mundo, como alternativa ao uso de combustíveis fósseis. Baseado nisso, essa pesquisa tem como objetivo simular a aplicação de um sistema turbocompressor em um motor monocilíndrico movido a etanol e estudar a influência do efeito pulsativo dos gases de exaustão no seu desempenho. O objeto de estudo foi um motor Yamaha WR450 de 450cm³ que equipa o protótipo RS12 da equipe Fórmula FEI. Inicialmente, utilizou-se a aquisição de dados do veículo para o estudo das principais condições de utilização do motor e para entender onde esse motor naturalmente aspirado não atende as necessidades da equipe. Posteriormente, modelou-se o motor com auxilio de um programa de simulação computacional unidimensional AVL BOOST, nele foram inseridos todos os dados construtivos e medidos durante as provas pelas quais o veículo é submetido na competição Fórmula SAE nacional. A partir dos resultados do modelo aspirado, construíu-se um segundo modelo com a aplicação de um turbocompressor comercial e analisou-se como características de um motor com reduzido número de cilindros pode influenciar na sobrealimentação de ar. Foram modeladas duas diferentes configurações de coletor de exaustão para se estudar um melhor aproveitamento da dinâmica dos gases no preenchimento da turbina: uma com volume muito pequeno (com o menor comprimento possível) e outra com um volume grande (2L). Ao final, pode-se decidir qual aplicação proporciona o melhor compromisso para ganho de desempenho em termos de torque e potência, na faixa de rotação determinada.
- Avaliação do perfil de pilotagem do motociclista brasileiro na cidade de São Paulo e sua relação com a durabilidade do veículo(2019) Fossa, Sergio SkoretzkyA principal ideia deste trabalho é apresentar uma proposta para a avaliação do perfil de pilotagem adotado por condutores brasileiros na cidade de São Paulo e sua influência com a durabilidade de uma motocicleta. Durante a execução da pesquisa, foi utilizada uma moto equipada com sensores e um sistema de aquisição de dados capaz de coletar informações da rede de bordo e dos sensores adicionais que foram anexados ao veículo. Para que o estudo pudesse ser executado, um banco de dados foi desenvolvido com as informações adquiridas durante sessões de pilotagem executadas por 30 diferentes condutores. Eles foram convidados a participar da pesquisa, de forma que o padrão de condução dos participantes pudesse ser avaliado. Após a coleta dos dados, um estudo estatístico baseado em testes de hipóteses foi aplicado para as três variáveis de interesse (tempo de condução, velocidade média e porcentagem de abertura do acelerador), todas monitoradas em tempo real durante a pilotagem por um trajeto real em vias públicas. Os testes estatísticos confirmaram que para estas variáveis, pelo menos uma das classes de condutores estudadas se destacou em comparação com as demais, sendo que com a intensão de se desenvolver uma análise de durabilidade a partir dos dados colhidos, a força vertical no eixo dianteiro da motocicleta foi calculada para cada piloto ao longo do tempo de execução do percurso. Posteriormente, a partir da aplicação de um algoritmo baseado na teoria de contagem de ciclos Rainflow, uma nova análise estatística para que uma comparação entre os intervalos de confiança associados aos quocientes de severidade média entre as três amostras da população de pilotos fosse executada. Ao término do trabalho, concluiu-se que dois dos três grupos analisados apresentaram características semelhantes associadas aos carregamentos impostos pelos diferentes pilotos
Dissertação Análise comparativa da influência da torção de um chassi de FSAE no comportamento dinâmico do veículo(2010) Pinheiro, Marcos Paulo Gaspar FernandesThis work has the intention to evaluate the performance of a Formula SAE chassis in its environment and function. Trying to correlate the dynamic behavior with rigidity of the chassis of the vehicle. Using the aid of simulation, multi-body model, and real vehicle testing, for calibration the model. Two models had been made, one rigid and another flexible, being the common systems steering, suspension, engine, transmission, tires and brakes for both models. Where the only difference between the two, is the chassis. In the flexible model, two bodies are joined by a torsional bushing that can have any desirable value, from , to of or of the chassis in study. Through maneuvers, such as fish hook and single lane change, with the help of the software ADAMS/Car®, simulations of pre-established maneuvers, following a pattern, were performed to evaluate the results of dynamic models, rigid and flexible. With the obtained results, it is possible to determine the characteristics of dynamic behavior of the Formula SAE. By changing the value of chassis rigidity and comparing with a rigid model chassis, it is possible to quantify the influence of the rigidity of a flexible system chassis. Therefore, try to create a methodology of analysis and development of chassis. To show the influence of torsion, for instance, in the fish hook maneuver, between rigid and flexible (with the , therefore ) the difference was in the speed at the end of the maneuver. As for the single lane change the value this value was , smaller the value the better the chassis behavior, it shows the efficiency of the chassis in maneuver. Now for the same example with of rigidity (i.e. ) the difference in the final speed increased to , becoming more noticeable in a several laps race. Taking not only the value obtained in a static load and or stiffness analysis, but also a series of dynamic tests. Evaluating the chassis behavior, from the design application point of view. Being able to have its stiffness changed to any value that is more efficient for the task assignedDissertação Simulação dinâmica de um veículo sob diferentes geometrias de direção(2010) Martins, Hugo Leonardo MendesO presente trabalho visa o estudo da variação do comportamento dinâmico de um veículo automotor com quatro rodas sob diferentes condições de geometria de direção, tais geometrias possuem diferentes porcentagens de Ackerman e foram otimizadas por uma rotina criada em Matlab. Criaram-se modelo em Adams/Car completos com tais geometrias de direção e foram analisados estática e dinamicamente. Testes dinâmicos como fish hook, skidpad, single lane change e ramp steer foram utilizados com objetivo de verificar se os modelos possuem comportamento condizente em diversas situações. Com o objetivo de validar o modelo foram feitos testes em um protótipo Formula SAE utilizando equipamento de aquisição AIM racing Data Power e os valores foram comparados com as simulações feitas. Desta forma pode-se gerar uma metodologia de análise e modelos multicorpos que podem servir como referência para outros projetos.Dissertação Aquisição de dados em um veículo de competição F-SAE(2010) Serralvo Neto, R.This work has the internet to present the preparation and instrumentation of a student competition racing vehicle FSAE, developed by Fei University students, for the data acquisition using AIM system. The main focus of this work is to explore the software potential to present thousands of data obtained by various sensors installed on the racing vehicles RS3 and RS4. This data can be used to input a lot of information con computational tools for example: MSC ADAMS, NASTRAN, ANSYS, etc. Data analysis techniques will be shown , aiming the differences visualization and the potential gains that the team could have, depending on the set-up or component choice. With the data acquisition system, it is possible to achieve better results in a shorter time and less cost. The different types of driving styles will be discussed on this work. Every single possibility to improve the final vehicle performance should be explored, with all the information registered on the data acquisition system.Dissertação Modelagem do comportamento direcional de motocicletas em curva(2009) Donadio, R. N.O mercado de motocicletas vem apresentando um aumento crescente de vendas nos últimos anos. Este resultado positivo é estimulado pela mudança de percepção por parte dos consumidores em não desprezar o veículo de duas rodas como meio de transporte. Economia de combustível, facilidade de estacionamento e rapidez na locomoção confirmam a absorção deste produto no mercado. Porém o crescimento dos trabalhos científicos em dinâmica de motocicletas não cresce na mesma taxa do mercado, tornando-se assim um tema a ser explorado para aprimorar a segurança do condutor ou auxiliar o desenvolvimento de novos projetos. Este trabalho utiliza um modelo de multicorpos de motocicleta contendo 4 corpos rígidos conectados por juntas de revolução e parametrizados por 7 graus de liberdade. O modelo contempla as principais características geométricas e inerciais da motocicleta. Utilizou-se no modelo matemático equações não lineares algébricas. O modelo é submetido a trajetória curvilínea com raio e velocidade constante, permitindo-se conhecer o comportamento da motocicleta em regime permanente, utilizando-se dois parâmetros de entrada impostos pelo piloto: ângulo de esterço e ângulo de rolagem. Os resultados das simulações são discutidos e apresentados de forma gráfica. Com o objetivo de validar o modelo matemático, utilizou-se uma motocicleta instrumentada com equipamento de aquisição de dados e compara-se os valores reais com os obidos no modelo matemático.- Soldagem a ponto por fricção e mistura mecânica de um aço ABNT 1006:processo e propriedades(2013) Silva, Alexandre Pinho daA necessidade de veículos mais leves e seguros induz a indústria automobilística a desenvolver ou aperfeiçoar projetos utilizando novos conceitos que confiram ao produto soluções com desempenho melhor ou equivalente. A Solda ponto por fricção e mistura mecânica (SPFMM), é um processo de união no estado sólido variante da solda por fricção e mistura (SFMM), que tem mostrado ser bastante eficiente na substituição da solda ponto por resistência elétrica (SPRE) principalmente em alumínio e suas ligas, que devido a elevada condução elétrica e térmica, desenvolve grande gradiente térmico e alto consumo energético. As vantagens da SPFMM, não estão ligadas somente à resistência mecânica que é melhor ou equivalente a SPRE, mas também no menor investimento em equipamentos e menor consumo energético. Motivado pelas vantagens técnicas e econômicas e também pela carência em publicações, este trabalho teve como objetivo estudar a influencia das variáveis de processo: rotação e tempo de mistura na resistência em ensaio de tração em juntas sobrepostas de um aço baixo carbono ABNT 1006 laminado a frio através da SPFMM. A ferramenta rotativa utilizada na produção das juntas foi construída em aço rápido e sua geometria foi desenvolvida através de trabalhos já publicados e interações feitas durante essa pesquisa. As juntas foram produzidas com rotações de 800, 1200 e 1600 rpm com tempo de mistura de 1, 3 e 5 s. As juntas realizadas com rotação de 1200 rpm e tempo de mistura de 5 s apresentaram os melhores resultados médios em ensaio de tração e 88% de todos os espécimes produzidos atingiram a resistência mínima recomendada para SPRE.
- Simulação pelo método dos elementos finitos do processo de conformação por fluência com envelhecimento(2013) Brandão, F. M.A indústria aeroespacial busca sempre a melhoria contínua de seus produtos visando alcançar a menor relação entre peso e resistência mecânica, e isso acarreta no surgimento de inúmeros processos de fabricação, dentre os quais se destaca a conformação por fluência com envelhecimento, do inglês Creep Age Forming (CAF), também conhecido como Creep Forming ou Age Forming. Este processo é empregado na fabricação de painéis de asa e nele atuam simultaneamente três fenômenos: fluência, relaxação e envelhecimento artificial. Temperatura e tempo de processo são definidos para que a fluência não atinja o estágio terciário e para que a peça final atinja as propriedades mecânicas de interesse através do envelhecimento. Com isso o mecanismo de fluência é interrompido, fazendo com que haja o fenômeno de retorno elástico. O retorno elástico deve ser previsto e seu efeito ser compensado no ferramental. Neste trabalho caracterizaram-se as propriedades mecânicas da liga Al 7050 e obteve-se experimentalmente o modelo de fluência que caracteriza o CAF. Com isso, utilizando o método dos elementos finitos simulou-se 2 geometrias propostas, determinando-se assim o retorno elástico, o campo de tensões atuantes e as tensões residuais após o processo.