OBJETIVO: Determinação do campo de tensões e deformações em um segmento de protótipo de calha de água de chuva de PVC, por métodos experimentais (extensômetria) e numéricos, por exemplo elementos finitos, A análise considera deslocamentos, contato e a não linearidade do material do anel de borracha de vedação.
DESCRIÇÃO: Um sistema versátil tem sido desenvolvido pela Tigre, que consiste numa calha de PVC com componentes encaixados e ajustados manualmente durante a instalação. Dois segmentos de calha são conectados atráves de conexões com a forma ilustrada na figura. A vedação calha – conexão é feita por um anel vedador, feito de borracha macia.
O comportamento mecânico do conjunto é definido pelo fenômeno de fluência do material da calha, em presença das temperaturas de trabalho. No momento da montagem, o anel e a braçadeira impõem um estado de tensões iniciais à extremidade da calha. Com o tempo, o nível de temperatura eleva os deslocamentos, que devem ser limitados para manter a boa vedação do conjunto.
AUTORES:
Eduardo A. Fancello, D.Sc.
Paulo de Tarso R. Mendonça, Ph.D.
Edison da Rosa, D. Eng.
CLIENTE: Tigre S.A. Tubos e Conexões, Joinville, SC.
Conexão com anel de vedação e braçadeira e malha de elementos finitos do conjunto calha-base-anel.
Detalhe dos extensômetros montados no interior da calha e vista do sistema calha-base montado, com o sistema de aquisição de dados formado pelo módulo Spider 8-30 e PC para controle do experimento.
Tensão na direção do perfil transversal da calha. Vista interna.
OBJETIVO: Análise de um colar de tomada de linha de transmissão de água, utilizando métodos numéricos, para atender necessidades específicas da Tigre S.A. – Tubos e Conexões, localizada em Joinville, SC. A análise é feita por elementos finitos, levando em conta efeitos de grandes deformações e contato. O material do colar é polipropileno e a não linearidade do material foi levada em conta na análise.
DESCRIÇÃO: As Figuras ilustram o esquema geral de montagem do colar de tomada. As peças são consideradas de responsabilidade, sendo prevista sua integridade por um período de 50 anos de uso. Os carregamentos previstos são a pressão interna e as forças de montagem.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Como resultado da análise, diversas proposições de alteração foram propostas, e ao longo do processo uma configuração adequada foi identificada.
AUTORES:
Prof. Eduardo A. Fancello, D.Sc.,
Prof. Paulo de Tarso R. Mendonça, Ph.D.,
Prof. Edison da Rosa, D.Sc.
CLIENTE: Tigre S.A. – Tubos e Conexões, Joinville, SC.
Detalhe do colar, parte interna e malha de elementos finitos de ¼ do Colar.
Tensão Principal 1.
OBJETIVO: Determinação do campo de tensões e análise de segurança em uma conexão de compressão de tubulação, de polipropileno.
DESCRIÇÃO: A Tigre desenvolve uma linha de conexões de compressão, a serem construídos em polipropileno (PP CP 601), fixado durante a montagem por processo manual ou com auxílio secundário de ferramenta. Um dimensionamento já existia, adequado para pressão de trabalho de 1,0 MPa, e cabe no presente trabalho proceder a uma verificação numérica da resposta estrutural do mesmo e avaliação de sua resistência para uma pressão de trabalho superior.
O carregamento previsto na análise consiste em pressão interna apenas. Efeitos de compactação do solo, flexão dos tubos, forças de montagem e outros são ignorados.
AUTORES:
Prof. Eduardo A. Fancello, D.Sc.,
Prof. Paulo de Tarso R. Mendonça, Ph.D.,
Prof. Edison da Rosa, D.Sc.
CLIENTE: Tigre S.A. – Tubos e Conexões, Joinville, SC.
Vista de parte da conexão reta e tensões principais 1 no adaptador curvo.s 1 no adaptador curvo.
OBJECTIVES: Perform static and vibration analysis of the milling system for engine blocks by finite element method and by experimental methods. Accelerometer technique is employed to evaluate the vibration characteristics and to obtain quantitative parameters of the system. A numerical model of the block and supporting system was developed and used to evaluate static response due to the clamping forces, the mode shapes and natural frequencies of the system, and also estimate the vibration response to the excitation induced during the milling process, using approximated values of force and cut frequencies defined analytically.
RESULTS: As result of the analysis, a detailed understanding of the mechanics of the problem was gained and several alternatives of engineering modifications were proposed.
AUTHORS:
Eduardo A. Fancello, D.Sc.;
Paulo de Tarso R. Mendonça, Ph.D.;
Edison da Rosa, D. Eng.
CLIENTE: Renault do Brasil, São José dos Pinhais
Finite element model of the Block and Curves of receptance at point 19.
OBJETIVO: Determinar o efeito de uma nervura de reforço sobre a resistência mecânica da carcaça de um sistema de disjuntor de alta tensão.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: A inclusão de uma nervura de reforço na carcaça do mecanismo de acionamento de um disjuntor de alta tensão levou à ocorrência de falhas pela ruptura da carcaça no ponto de fixação da nervura. Foi desenvolvido um estudo detalhado para avaliar o estado de tensões na região e avaliar a falha a partir destes resultados.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Foi verificado que o ponto de fixação da nervura na carcaça apresenta um forte efeito de concentração de tensão, pela grande flexibilidade da carcaça na região da fixação.
AUTORES:
Prof. Edison da Rosa
Engs. Michael Fernandes e Lauro Ignácio Jr.
Modelo de metade da carcaça analisada
OBJETIVO: Determinação numérica das propriedades elásticas de um material composto reforçado por tecido de fibra.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: As propriedades ortotrópicas de um tecido de fibras como os módulos de elasticidade em várias direções dependem fortemente das características do tecido, como a regularidade e orientações das tramas, além das propriedades da fibra e resina usadas. Tornam-se necessárias ferramantas de cálculo para a estimativa das propriedades do tecido dados as características dos componentes.
RESULTADOS ALCANÇADOS: A análise numérica, permite desenvolver a compreensão dos processos mecânicos envolvidos de forma a permitir o desenvolvimento de equacionamento para modelagem do problema.
AUTORES:
Prof. Paulo de Tarso R. Mendonça, Ph.D.
Prof. José Carlos Pereira, Dr.
Vista do modelo das fibras em elementos sólidos
OBJETIVO: Analisar a resistência à fadiga de um tambor de freio automotivo, quanto a pequenas alterações de geometria.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: O reprojeto de um tambor de freio quanto a pequenos detalhes de geometria, levaram à necessidade de verificar estas alterações quanto a uma possível alteração na vida de fadiga.
Foi feito um modelo dinâmico completo do veículo, para caracterizar o carregamento em condições típicas de uso e um modelo específico para o tambor de freio em estudo, que usa os resultados do modelo dinâmico.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Foi desenvolvida uma análise comparativa entre as duas geometrias propostas.
AUTORES:
Prof. Edison da Rosa, Dr.
Engs. Jun Ono Fonseca e Rogério Marczack.
OBJETIVO: Analisar a vida residual de uma carcaça de uma válvula de vapor, de uma usina termoelétrica.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: Durante uma inspeção efetuada em uma parada de manutenção, foi detectada a existência de trincas internas à carcaça de uma válvula de controle de passagem de vapor superaquecido. A válvula faz parte do circuito de alimentação das turbinas de geração.
A análise usou um modelo completo da carcaça com os carregamentos típicos da operação.
RESULTADOS ALCANÇADOS: O resultado final desejado é o efeito do estado de tensões na propagação da trinca, com a previsão da eventual vida residual.
AUTORES:
Prof. Edison da Rosa, Dr.
Engs. Jun Ono Fonseca e Rogério Marczack.
Modelo da carcaça analisada.
OBJETIVO: Analisar a viabilidade técnica da proposta de recuperação da ponte pênsil Hercílio Luz, em Florianópolis.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: O elevado estado de deterioração da estrutura metálica da ponte Hercílio Luz levou ao seu fechamento em janeiro de 1982. Desde então várias propostas surgiram para sua recuperação, ou substituição. A ponte foi tombada pelo Patrimônio Histórico Nacional. A Universidade Federal de Santa Catarina apresentou sua proposta de recuperação, baseada no reforço da estrutura pênsil.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Os resultados demonstraram a viabilidade da concepção e de todo o processo de montagem dos reforços propostos.
CLIENTE: DER – Governo do Estado de Santa Catarina
AUTORES:
Prof. Acires Dias
Prof. Clóvis Sperb de Barcellos
Prof. Daniel Loriggio
Prof. Edison da Rosa
Prof. Eduardo Alberto Fancello
Prof. Ivo Padaratz
Prof. Marcelo Krajnc Alves
Prof. Paulo de Tarso Rocha de Mendonça
Engs. Luciano Zanchet e Rodrigo S. Vieira
Composição artística do modelo da ponte.
OBJETIVO: Analisar a distribuição de tensões ao longo da cabeça de uma barra de olhal da cadeia de sustentação da ponte Hercílio Luz.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: A cadeia de sustentação da Ponte Hercílio Luz, em Florianópolis, é uma das poucas pontes pênsis do mundo formada por barras de olhal, ao invés de cabos de aço. As barras têm em média 15 metros de comprimento, apresentando um olhal em cada extremo, para a fixação da barra por meio de um pino. Busca-se determinar a distribuição de tensões nesta região do olhal.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Foi feita uma análise de tensões em um modelo detalhado do olhal, sendo um primeiro passo para a otimização da geometria da barra, com o objetivo de reduzir as tensões atuantes e reduzir o risco de ruptura.
CLIENTE: DER – Governo do Estado de Santa Catarina
AUTOR:
Prof. Paulo de Tarso Rocha de Mendonça, Ph.D.
Modelo de meia barra e mapa de tensões no olhal, sob tração no sentido vertical.
OBJETIVO: Analisar a resistência à fadiga dos pontos de fixação dos suportes de molas no chassi de um veículo comercial médio.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: A fixação dos suportes das molas nas longarinas do chassi apresenta um alto efeito de concentração de tensão, o que pode levar ao surgimento de trincas de fadiga. Foi realizada uma análise considerando um modelo dinâmico do veículo completo, excitado pelas irregularidades do solo. Os resultados foram usados em modelos locais, de detalhe, para obter-se os dados nos pontos de interesse.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Foi feita uma análise de dano nos principais pontos da estrutura, com um total da ordem de 1 000 pontos analisados.
AUTORES:
Prof. Edison da Rosa
Engs. Rogério Marczack e Marcos Luersen.
Modelos de detalhe das fixações analisadas.
OBJETIVO: Estudar os diferentes modos de vibração da estrutura de um torno de ultra precisão.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: A estrutura mecânica de um torno de ultra precisão foi modelada por elementos sólidos e feita uma análise dinâmica para determinar a resposta, estabelecendo os modos de vibração e as freqüências naturais. Esta resposta é fundamental para qualificar dinamicamente o torno, quanto à garantia das tolerância de usinagem.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Foi analisada a resposta dinâmica e obtidas as freqüências naturais e os modos naturais de vibração, os quais foram comparados com os resultados obtidos com um protótipo instrumentado.
CLIENTE: LMP – Laboratório de Mecânica de Precisão
AUTOR:
Prof. Eduardo Alberto Fancello, Dr.
Modelo da estrutura do torno, com indicação do modo de vibração e das tensões desenvolvidas.
OBJETIVO: Determinar a pressão de ruptura e as regiões críticas de vasos de pressão bobinados com fibra impregnada em resina submetidos a uma pressão interna.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: O vaso bobinado é o motor do 4? Estágio do veículo brasileiro de lançamento de satélites desenvolvido no CTA/IAE. Mede aproximadamente 1 m de comprimento e 1m de diâmetro, é fabricado a partir do bobinamento de fibras de aramida impregnadas em epóxi. O motor é composto por uma região cilíndrica e dois domos; deve ser projetado de maneira a resistir à pressão interna produzida durante o movimento de impulsão do satélite.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Para a análise numérica do comportamento do vaso de pressão quando submetido a uma pressão interna foi utilizado um modelo elementos finitos com elementos do tipo casca multilaminada. A axissimetria da estrutura, permite que seja tomada somente uma porção do vaso sobre a qual são introduzidas condições de contorno compatíveis. A diferença da pressão de ruptura obtida numericamente foi de aproximadamente 7% com relação à pressão obtida no ensaio de qualificação do motor.
AUTOR: Prof. Dr. José Carlos Pereira
Modelo da estrutura do motor com a parte central, cilíndrica, e o domo superior.
OBJETIVO: Analisar as várias causas prováveis da perda de alinhamento de conjunto rotor de grande usina hidrelétrica.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: A estrutura de suporte do mancal superior do conjunto gerador de uma grande usina hidrelétrica tem apresentado pequenos deslocamentos, que levam a uma perda de alinhamento e a necessidade de reparos, afetando a disponibilidade das unidades de geração.
RESULTADOS ALCANÇADOS: Foram analisadas inúmeras hipóteses sobre a origem das deformações verificadas, sendo indicadas formas de corrigir o problema, com medidas cautelares, de reduzir as interações eletro-mecânicas.
AUTOR:
Prof. Edison da Rosa
Engs. Rodrigo de S. Vieira, Marcos Luersen
Foto da estrutura superior de suporte dos mancais do eixo do sistema gerador – turbina.
OBJETIVO: Determinar a concentração de tensão no extremo da haste de acionamento das comportas do vertedouro de usina hidrelétrica.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: A ruptura em serviço de uma haste de abertura de uma comporta do vertedouro de uma usina hidrelétrica exigiu a análise das causas desta ruptura. O ponto de ruptura coincide com uma região de alta concentração de tensão. Assim, foi desenvolvida uma análise para obter dados mais exatos dos níveis de tensão nos pontos críticos.
RESULTADOS ALCANÇADOS: O campo de tensões obtido permitiu obter uma previsão da vida de fadiga do conjunto e direcionou melhorias, pela mudança de geometria na região.
CLIENTE:
ITAIPU binacional
AUTORES:
Prof. Edison da Rosa
Prof, Eduardo Alberto Fancello
Prof. Marcelo Krajnc Alves
Foto dos cilindros de acionamento da comporta e modelo detalhado da fixação no extremo da haste.
OBJETIVO: Determinar as tensões de origem mecânica e térmica que surgem em equipamento petroquímico durante a operação.
DESCRIÇÃO RESUMIDA: A ruptura em serviço do revestimento refratário interno de um equipamento petroquímico exigiu a análise de tensões do conjunto casco do vaso de pressão, da estrutura hexagonal e do refratário propriamente dito. O modelo corresponde a uma faixa de um quarto da circunferência.
RESULTADOS ALCANÇADOS: O campo de tensões obtido é usado para uma análise paramétrica da estrutura, buscando definir condições limites para a especificação do revestimento e das condições de operação na temperatura de serviço.
CLIENTE:
Petrobras – S/A
AUTORES:
Prof. Paulo de Tarso R. Mendonça, Ph.D.
Prof. Edison da Rosa, Dr.
Prof, Eduardo Alberto Fancello, Dr.
Detalhes da malha no casco de aço de 90 graus, da malha na grade hexagonal e no material cerâmico.