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A importância das análises virtuais no desenvolvimento do projeto automotivo
(2022-12-12) Ferreira, Gabriel Henrique Oliveira; Mestra Jaqueline das Graças Moura Oliveira; Mestre Felipe Augusto Rocha da Silva
Todo meio corporativo tem, em sua grande maioria, a premissa de produzir o executar, produtos no menor espaço de tempo possível, com a maior qualidade ao menor custo. Atingido esse objetivo, sua margem de lucro será maior, por consequência. Em toda instituição que tem como um dos pontos de vista a lucratividade, estes conceitos norteiam sua cadeia produtiva, uma das profissões que pode auxiliar nesse desenvolver é a engenharia. No meio da indústria automotiva encontra-se situação semelhante, onde a engenharia sempre busca solucionar problemas de produção e projeto ao menor custo possível. Para otimizar e auxiliar os engenheiros/projetistas em seu trabalho, no processo de desenvolvimento, surgiram tecnologias que antecipam possíveis problemas ou até mesmo extinguem erros, diminuindo seus custos com manutenção e retrabalhos. Com o advento dos microcomputadores surgiram também os softwares como: Ug-Nx, Catia, AutoCad. Essas ferramentas virtuais auxiliam, os profissionais envolvidos no projeto, com o modelamento virtual, dessa forma eles conseguem averiguar os acoplamentos, movimentações e simulações virtuais dos componentes, eliminando interferências. Após corrigidos no software é dado o aval para fabricação do componente desenvolvido, ou seja, farão peças mais assertivas, tanto no âmbito de montagem quanto no que tange à segurança veicular, dessa forma, gasta-se menos tempo e recursos nas etapas de desenvolvimento do projeto. No presente trabalho analisou-se um estudo de caso, no qual serão utilizados softwares para investigação e aprovação de componentes, busca-se demonstrar que as análises virtuais trouxeram benefícios como redução de custo e de tempo através de simulações que podem ser feitas no sistema virtual, antecipando erros antes que se gaste recursos com a produção de ferramental.
Análise da eficiência energética de um forno fusor de indução tipo cadinho
(2022-07-12) Cotta, Wellington Flavio Da Silva; Mestre Bruno de Souza Baptista
Com a crescente da demanda de energia no mundo para atender as necessidades da sociedade, surge a necessidade de desenvolvimento de estudos e pesquisas para o aumento da eficiência energética em processos industriais, visando a sustentabilidade e a redução dos custos de operação. O balanço energético nacional de 2022 divulgado pela EPE demonstra que em 2021 o setor Metalúrgico foi responsável por 27,8% do consumo energético industrial e por 9% do consumo total de energia no Brasil. O presente trabalho se trata de um estudo de caso sobre a eficiência energética de um forno de indução tipo cadinho que opera no processo de fusão de ligas de ferro fundido e que está instalado em uma fundição situada no estado de Minas Gerais. Foi adotado um modelo para o cálculo do consumo ideal (mínimo termodinâmico) através dos balanços de entalpia das matérias primas. A eficiência energética encontrada de 73% (em média), demonstra que existem oportunidades de melhorias. As melhorias propostas com base nas melhores práticas apresentam um potencial de redução do consumo específico (kWh/t) e, consequentemente, do aumento da eficiência energética.
Análise de bolhas desprendidas durante o ensaio por fadiga realizado em ambiente subaquático
(2021-12-14) Medeiros Junior, Varney da Silva; Doutor Gabriel Mendes de Almeida Carvalho
Com a diminuição da oferta das reservas de recursos naturais em terra a busca desses recursos em ambiente subaquático vem ganhando magnitude nas últimas décadas, principalmente pela exploração do petróleo em plataformas offshore, com isso há a necessidade de que projetos e manutenção de componentes que trabalhem em ambiente molhado sejam otimizados para estes meios, buscando assim maior confiabilidade e vida útil para estes componentes. Este trabalho tem como objetivo estudar o desprendimento de bolhas durante o ensaio por fadiga realizado em ambiente subaquático, buscando o entendimento do fenômeno. A partir dos testes, foi observado que as bolhas aparecem em momentos específicos do ensaio, seguindo um comportamento onde a mesma cresce até atingir um diâmetro médio máximo e após isso, tende a diminuir desaparecendo antes do final do ensaio.
Análise de falhas e otimização topológica em martelos trituradores de sucata via simulação no Ansys Workbench
(2023-08-04) Rodrigues, Lucas José; Doutor Hélio Luiz Simonetti
Este trabalho utiliza o software ANSYS Workbench para analisar falhas em martelos de triturador de sucatas e aplicar a Otimização Topológica (OT). O objetivo é melhorar o projeto, reduzindo o peso e aumentando a eficiência durante o ciclo de vida útil. O triturador possui martelos rotativos que fragmentam o material inserido. A otimização topológica busca a melhor distribuição de material, maximizando a resistência e minimizando o peso. O estudo utiliza o Ansys Workbench, criando um modelo CAD com condições de contorno e restrições. A implementação da otimização topológica contribui para o desempenho da máquina e redução dos custos de fabricação dos martelos. No triturador, os martelos são fundamentais e geralmente feitos em aço manganês austenítico. Porém, apresentam falhas devido à falta de resistência, baixa resistência ao escoamento e tração, e crescimento de carbonetos em temperaturas entre 200°C e 300°C. Identificar essas falhas é importante para aumentar a eficiência e reduzir custos.
Análise dinâmica de uma viga em balanço excitada por um carregamento periódico
(2022-07-12) Amaral, Gilson de Oliveira; Mestre Evanilton José Alves Barbosa
A abordagem inicial em engenharia para dimensionamento de estruturas parte da concepção de carregamentos estáticos. A apreciação de carregamentos dinâmicos ocorre em um segundo momento, mas nem sempre essencialmente de maneira dinâmica, uma vez que é comum acrescentar fatores de amplificação dinâmica na análise estática como alternativa a um ensaio mais detalhado. Em muitas situações tal alternativa é extremamente efetiva, em especial em estruturas com carregamentos, cuja variação em função do tempo é lenta ou que tenham ações dinâmicas muito inferiores às ações estáticas, quase sendo possível desprezá-las. Entretanto, quando nos deparamos com estruturas submetidas a ações que variam com o tempo, seja em magnitude, direção ou posição, tais como impactos, vibrações, variações repentinas de cargas, relacionadas a forças potenciais ou cinéticas, faz-se necessário ir além do estudo estático. Através da análise dinâmica se estuda o deslocamento de um corpo em função do tempo, que tem como objetivo, determinar os deslocamentos, velocidades e acelerações de todos os elementos constituintes de uma estrutura submetida a cargas dinâmicas. Por meio da revisão bibliográfica sobre o tema, aliada à aplicação com dados hipotéticos de carregamento de uma viga em balanço excitada por um carregamento periódico, restou demonstrado a necessidade de uma análise completa das estruturas, considerando os elementos estáticos e dinâmicos.
Análise dos dados de corte em operação de desbaste por fresagem CNC do aço SAE 1045, obtidos em catálogos técnicos e através de questionário aplicado a profissionais da indústria que atuam no segmento de usinagem mecânica por fresamento.
(2021-09-24) Ranzoni, Igor Galindo; Mestre Evanilton José Alves Barbosa; Doutor André Félix
O aço SAE 1045 é um material amplamente utilizado na indústria mecânica para construções diversas com ou sem tratamento térmico, dependendo da aplicação. Conhecer os dados de corte aplicado ao fresamento, é entender como se processa a usinagem deste material. Desta forma, este trabalho apresenta comparativamente os dados de corte de fabricantes de ferramentas, os dados de corte praticados no chão de fábrica por meio dos usuários das máquinas ferramentas e as características e estratégias de fresamento. Os dados foram pesquisados em catálogos de fabricantes de ferramentas e por meio de questionário aplicado a profissionais do segmento de usinagem mecânica. Foram realizadas análises comparativas que apontam para uma ineficiência na aplicação dos dados de corte e estratégias de usinagem. O estudo levou em conta a geometria da ferramenta de corte, a relação entre o diâmetro da ferramenta e largura de corte e o posicionamento da ferramenta de corte em relação ao material. A pesquisa aponta para grandes possibilidades de aumento de produtividade por meio de treinamento profissional com impacto direto aos processos manuais ou CNC.
Análise dos resultados de ensaios mecânicos em produtos obtidos por manufatura aditiva utilizando FDM: uma revisão sistemática
(2021-07-07) Dutra, Michael de Freitas; Doutor André Fonseca Félix
O processo de fabricação Manufatura Aditiva está em notável desenvolvimento tecnológico e econômico, enquanto o mercado exige cada vez mais produtos inovadores, em curto espaço de tempo e projetos flexíveis. A aplicação da tecnologia de Manufatura Aditiva mais utilizada, FDM – Modelagem por Fusão e Deposição (FDM – Fused Deposition Modeling), em produtos finais não é totalmente consolidada, e uma das causas são suas propriedades mecânicas diferentes de outros processos de fabricação. Este estudo orienta-se, por meio de uma revisão sistemática direcionada a pesquisas que realizaram ensaios mecânicos em produtos obtidos através da FDM, a explorar o comportamento mecânico de produtos obtidos por essa tecnologia. Foram verificados a influência dos parâmetros de impressão, as normas utilizadas bem como o comparativo de comportamento com outros processos de fabricação. O forte caráter anisotrópico dos produtos obtidos por FDM é o principal fator da sua característica mecânica diferente. Foi constatado que a otimização de parâmetros de impressão pode resultar em produtos com características mecânicas similares a de outros processos de fabricação. Palavras-chave: Manufatura Aditiva. FDM. Propriedades mecânicas
Análise estática da estrutura de um skid através do método dos elementos finitos com auxílio do software Ansys
(2021-12-17) Souza, André Luís do Couto; Mestre Evanilton José Alves Barbosa
O dimensionamento estrutural abrange diversas áreas da Engenharia. A confiabilidade e segurança de equipamentos é essencial para um processo de produção, visto que, uma organização que visa lucro e competitividade devem estar isentas de falhas em seus processos afim de evitar acidentes e perda de tempo. O presente trabalho consistiu em uma análise estática estrutural pelo método dos elementos finitos de um Skid de pintura, este equipamento é parte de um sistema para imersão e movimentação das peças metálicas a serem pintadas no processo de pré-tratamento e pintura E- coat. Essas análises foram realizadas a partir de fundamentos da mecânica dos sólidos, teoria de falhas e o método dos elementos finitos onde foram analisados possíveis carregamentos durante o processo, sendo identificado os pontos críticos da estrutura, cálculos analíticos foram realizados utilizando o software Ansys para validação dos resultados. Este estudo foi realizado para determinar a carga real da estrutura do Skid em relação a capacidade de carga do pórtico de transporte. Os resultados obtidos indicaram que a capacidade de carga Skid é inferior a carga suportada pelo pórtico, porém é possível a realização de melhorias para aumento da capacidade de carga do equipamento.
Aplicação do MASP em um estudo de caso em uma siderúrgica
(2021-02-22) Pereira, Arthur Willian Gonçalves; Mestre Norimar de Melo Verticchio; Mestre Virgil Del Duca Almeida
Este trabalho apresenta um estudo de caso de um problema relacionado à perda de produtividade em uma siderúrgica situada em Belo Horizonte, Minas Gerais. Este problema é a ocorrência de interrupções num ponto situado entre duas linhas de produção (de tratamento térmico e de ajustagem) de tubos de aço sem costura e decorre da necessidade de realizar a lubrificação dos tubos para prepará-los para o primeiro processo na linha de ajustagem (calibração de diâmetro). A obra teve por objetivo apresentar aos gerentes dos setores envolvidos, propostas de ação para diminuição do impacto dessas interrupções na linha, para que houvesse ganho de produtividade. Para isso, no estudo de caso aqui conduzido, foi aplicado o MASP (Método de Análise e Solução de Problemas), para melhor entendimento do problema e com o intuito de tratar suas causas fundamentais, para que o problema não ocorresse mais. Para concretizar as propostas, foram utilizadas as metodologias do MASP, as ferramentas da qualidade e entrevistas. Através da aplicação deste conjunto de ferramentas, chegou-se a proposta de um protótipo com sistema de lubrificação automático que funciona à base de um sistema hidráulico de movimentação de um eixo de lubrificação. Esta solução elimina por completo a necessidade de operador para a realização da tarefa de lubrificar tubos, sendo necessário apenas a troca do eixo de lubrificação conforme necessidade por dimensões dos tubos e preparação da mistura de lubrificante, composta de água e grafite. Desta forma, as interrupções para lubrificação dos tubos cessam.
Avaliação da influência da temperatura e do tempo nas propriedades mecânicas durante tratamento térmico do aço SAE 1045
(2023-07-11) Silva, Lucas Eduardo da; Doutor Gabriel Mendes de Almeida Carvalho
O Tratamento térmico pode ser considerado como o processo de aquecimento ou resfriamento controlado dos materiais metálicos, e tem o objetivo de modificar suas propriedades físicas e mecânicas, sem modificar sua geometria final. Este trabalho pretende avaliar a influência da temperatura e dos tempos de têmpera e revenimento nas propriedades mecânicas do aço SAE 1045. Foi avaliada uma temperatura para têmpera e outra para o revenimento: respectivamente 850 e 550°C utilizando água e convecção forçada para o processo de têmpera.Para o revenimento, o resfriamento posterior foi realizado ao ar livre. Ambos os tratamentos térmicos foram realizados com a duração de 45 minutos, no entanto durante o desenvolvimento do trabalho, verificou-se que o tempo de duração dos tratamentos térmicos depende da massa e das dimensões do material em estudo. Portanto, a abordagem dos tempos utilizados não é adequada e precisa ser revista em trabalhos futuros. A avaliação das propriedades mecânicas foirealizada por meio de ensaios de tração, e os resultados foram comparados com trabalhos na literatura, utilizando o mesmo aço, mesmos tratamentos, porém com condições de temperatura diferentes.
Avaliação da usinagem do Aço ABNT 1045 com ferramenta de metal duro revestida sem fluido de corte.
(2019-12-13) Mata, Sérgio Henrique Pereira da; Mestre Evanilton José Alves Barbosa; Mestre Arian Souza Guedes
A análise do processo de usinagem é de grande importância, pois podemos avaliar vários fatores que influência direta ou indiretamente no desgaste e vida da ferramenta, uso e escolha de lubrificantes, determinação dos parâmetros de corte, tolerância dimensional da peça, entre outros. O presente trabalho buscou avaliar a usinagem de corpos de prova de Aço ABNT 1045, utilizando um torno Convencional Nardini 220 Gold, como ferramenta de metal duro AC820P fabricado pela Sumitomo com raio de ponta de 0,8mm, variando os parâmetros de corte e mantendo a profundidade de corte em 1mm no raio. Após a realização dos ensaios, foi coletado os cavacos de corte de cada processo, em seguida foi medido a rugosidade dos corpos de prova e captado imagens da superfície de saída da ferramenta com auxilio de um Microscópio eletrônico. A partir da análise dos resultados obtidos foi possível estabelecer relações entre os métodos abordados e o comportamento dos parâmetros de corte em função dos parâmetros utilizados. Palavras chave: parâmetros de corte; ferramenta de corte; usinagem.
Estudo de análise comparativa de custos para substituição de tecnologia do fosfato de zinco para a de nanocerâmico (com possibilidade de redução de resíduos sólidos)
(2019-12-11) Santos, Rafael de Oliveira Vitor dos; Mestre Ricardo de Lima Silva; Mestre Norimar de Melo Verticchio
Estima-se que 20% do PIB mundial seja utilizado para recuperar e/ou substituir componentes metálicos que sofrem processos corrosivos, sendo que 25% do total do PIB mundial poderia ser economizado com os tratamentos de proteção anticorrosivo conhecidos. Já GOUVEIA, 2015 relata uma pesquisa realizada na USP em 2013, estima que 4% do PID seja gasto para recuperar componentes e produtos metálicos produzidos pelas indústrias metalúrgicas devido a problemas com corrosão. Diante da necessidade de aumentar a vida útil de componentes e estruturas metálicas contra a corrosão vários processos de tratamentos superficiais são empregados, sendo o processo de fosfatização mais pintura é um dos mais utilizados devido a seu custo, facilidade de aplicação e aderência. Dentre os vários tipos de fosfato, um dos mais utilizados é o fosfato de zinco, que confere excelente resistência a corrosão e grande aderência da tinta. Contudo, tem os inconvenientes de trabalhar com aquecimento e gerar grande quantidade de resíduo sólido, sendo classificado pela NBR 10004 como resíduo de classe 1 (tóxico ou reativo). Para resolver estes inconvenientes, a indústria química desenvolveu uma nova tecnologia de nanocerâmico a base de zircônio, que trabalha em temperatura ambiente e diminui a quantidade de resíduos. Este trabalho visa verificar a viabilidade técnica e econômica da tecnologia de nanocerâmico, através de testes experimentais e por meio de estudo de caso entre duas empresas, sendo uma com o processo de fosfato de zinco e outra com processo de nanocerâmico. Além disso, buscamos quantificar a redução de resíduos, contribuindo para o meio ambiente.
Estudo de caso: análise comparativa entre a manutenção corretiva e a manutenção preventiva de um compressor Atlas Copco
(2023-07-04) Damascena, Marcos Antonio; Doutor Ronald Leite Barbosa
O presente estudo apresentou um estudo de caso sobre os tipos de manutenção em compressores, com foco na análise da manutenção corretiva e da manutenção preventiva em compressores da marca Atlas Copco. Observou-se que a manutenção é fundamental para garantir a operação eficiente e segura de compressores, onde a escolha do tipo de manutenção mais adequado depende de diversos fatores, como o tipo de equipamento, a sua aplicação e as condições de operação. A manutenção corretiva é aquela realizada após a ocorrência de falhas ou defeitos no equipamento. Embora possa parecer uma solução rápida e econômica, essa modalidade de manutenção pode gerar prejuízos financeiros e operacionais em longo prazo, além de aumentar o risco de acidentes. Por outro lado, a manutenção preventiva é aquela realizada de forma programada e sistemática, visando a prevenção de falhas e a maximização da vida útil do equipamento. No caso específico dos compressores Atlas Copco, foi observado que a manutenção preventiva é a opção mais indicada, uma vez que esses equipamentos são projetados para operar em condições severas e críticas, e possuem sistemas integrados de monitoramento e diagnóstico de falhas. A manutenção preventiva envolve a inspeção periódica do equipamento, a troca de peças e componentes desgastados ou danificados, além da realização de testes de funcionamento e eficiência. A manutenção em compressores não deve ser vista como um gasto desnecessário, mas sim como um investimento necessário para garantir a operação segura e eficiente dos equipamentos, evitando prejuízos financeiros e operacionais decorrentes de falhas ou acidentes. Palavras-chave: Manutenção; Manutenção Preventiva; Manutenção Corretiva; Compressores.
Estudo e análise do tratamento superficial de peças fabricadas via impressão 3D por meio de vapor propanona (acetona)
(2021-12-20) Sales, Gabriel Costa Silva; Doutor Wanderson de Oliveira Leite; Doutora Silvéria Neves de Paula e Souza
A manufatura aditiva ou impressão tridimensional (3D) é o processo de fabricação mais emergente na última década. É caracterizado pela adição de materiais por camadas e também pela deposição de material em segmentos de linhas ou varreduras lineares, métodos estes que originam a presença peculiar de interfaces entre camadas e texturas superficiais caracterizadas tecnicamente como a rugosidade superficial. O que se observa nesse contexto é que o controle dessa rugosidade é complexo e de baixa previsibilidade ou onera significativamente o tempo e o custo do produto. Em alguns casos, em peças de conjuntos mecânicos a rugosidade é um dos fatores que interferem diretamente na interação entre os corpos, escoamento dos lubrificantes e na vida útil, sendo uma das características de componentes de elevada importância para o adequado funcionamento. Assim, diante desse paradigma foi proposto neste trabalho desenvolver e testar uma metodologia para realizar o tratamento superficial de corpos de prova via vapor de propanona (acetona) e posteriormente analisar como os parâmetros desse procedimento afetam o acabamento superficial, espessura e massa dessas peças produzidas em acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) por impressão 3D com a tecnologia de deposição de material fundido (FDM). Para tal, utilizou-se um planejamento experimental fatorial para estabelecer a quantidade, níveis e sequência de testes. Após realização dos ensaios, foram avaliadas as características das peças versus os parâmetros utilizados por meio de avaliações numéricas, estatísticas e gráficas. De forma geral, verificou-se que a metodologia proporcionou o tratamento superficial e os procedimentos permitiram realizar as análises propostas, validando, assim, a metodologia proposta. Concluiu-se que as alterações dos níveis dos parâmetros de tratamento nos níveis estudados não produzem impactos relevantes no acabamento superficial do produto, sendo os níveis mínimos de tempo de exposição de 20 minutos e quantidade de solvente de 200 mL suficientes e otimizados para as características estudadas. A principal contribuição deste trabalho foi propor e executar um método controlado que conseguiu produzir reduções médias da rugosidade Ra na ordem de 83,2%.
Fabricação de um minirredutor modelo cicloidal utilizando impressão 3D
(2021-02-23) Santos, Cleberson Vitor dos; Mestre Pedro Colen Neto
Atualmente existe uma crescente demanda por automatização dos produtos e, pensando em aproveitar o potencial da tecnologia de impressão 3D hoje disponíveis e de fácil acesso, particularmente no meio acadêmico, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um modelo de minirredutor do tipo cicloidal de duplo estágio. O trabalho traz uma metodologia para produção do minirredutor modelo cicloidal de duplo estágio com duas configurações no conjunto de engrenagens. O acionamento dos minirredutores é realizado por um motor de corrente contínua de alta rotação. O minirredutor após testes preliminares, foi acoplado a um mecanismo de acionamento de uma cortina persiana do tipo Rolô Blackout. Foram desenvolvidos os cálculos e demais dados para fabricação e posteriores testes do minirredutor. Dentre esses uma metodologia do perfil das engrenagens cicloidais de modo parametrizado, modelagem 3D do projeto, especificação técnica e lista de material completa com custo médio de aquisição dos componentes, parâmetros básicos para impressão na técnica FDM, e foram executados os testes, gerando relatórios com os valores de rotação e torque no eixo de saída.
Fadiga no domínio da frequência utilizando o método de elementos finitos (M.E.F.)
(2021-12-16) Chaves, Roberto Rossy; Mestre Evanilton José Alves Barbosa; Doutor Rogério Gondim Costa
No processo de desenvolvimento de novos veículos a durabilidade é uma característica qualitativa e quantitativa do veículo que é avaliada através de ensaios acelerados. Estes ensaios são realizados em percursos padrões ou em provas laboratoriais que, dependendo do teste, possuem tempo e custo elevados. O teste de fadiga vibracional no domínio da frequência, é um destes ensaios. Este teste vibracional é geralmente uniaxial e aplicado no componente isolado, e isto simplifica e reduz o tempo de prova. Esta prova também pode ser realizada utilizando a metodologia de métodos de elementos finitos, que possibilita maior redução no tempo e no custo de desenvolvimento. Neste trabalho busca-se o aprofundamento dos conceitos utilizados para realização do ensaio de fadiga no domínio da frequência. E como aplicação dos conceitos adquiridos é realizada uma avaliação numérica, utilizando o Simcenter 3D, para a comparação com as falhas observadas no componente em ambas avaliações, experimental e numérica.
Gerenciamento de projetos para mitigação de custos no processo de manufatura industrial: estudo de caso em uma montadora de veículos
(2022-07-14) Silva, Matheus Brito; Mestra Jaqueline das Graças Moura Oliveira
Com o advento da globalização, a indústria automotiva apresenta constante crescimento, logo, para garantir sua sobrevivência diante do mercado competitivo, é de suma importância para uma empresa ter uma base sólida no tocante ao modelo de gerenciamento de projetos e de custos. Por conta disso, é relevante observar no dia-a-dia oportunidades para baratear o seu custo de produção, reduzir o tempo para a construção do seu produto final, entre outras ações, com a intenção de ser competitivo frente à concorrência e conquistar/manter a liderança em seu segmento. Este trabalho é um estudo de caso que visa demonstrar os benefícios acerca da utilização do gerenciamento de projetos para mitigação de custos no processo de manufatura industrial, por meio de dados obtidos durante o desenvolvimento de dois projetos automotivos. Através destes dados, pôde-se atingir o objetivo de apresentar a influência da gestão de projetos na indústria automotiva, utilizando ferramentas de qualidade como o World Class Manufacturing e o Design for Manufacturing/Assembly. Ao final do estudo, foi possível concluir que as metodologias e ferramentas de gestão utilizadas se mostraram benéficas na redução de custos dos objetos estudados.
Manufatura aditiva para fabricação de acopladora flexível topologicamente otimizada
(2021-03-16) Marinho, Adriano Ribeiro; Doutor Hélio Luiz Simonetti; Doutor Gabriel Mendes de Almeida Carvalho; Professora Isabel Jesus
Dentre o campo de otimização estrutural, a técnica de Otimização Topológica (OT) apresenta uma vantagem entre as demais, possibilitando ao usuário alterar o layout da estrutura primária. Um conhecido problema limitador do uso da metodologia relaciona-se com a dificuldade e, muitas vezes, incapacidade dos meios de fabricação tradicionais de desenvolver o modelo otimizado devido ao seu nível de complexidade, sem que haja um pós-processamento do mesmo. Neste cenário, os métodos de fabricação conhecidos como Manufatura Aditiva (MA), vêm ganhando notoriedade nos últimos anos. A MA apresenta um conjunto de procedimentos mecânicos que podem ser usados para superar as limitações técnicas das abordagens clássicas, oferecendo também um maior grau de liberdade de design. Este trabalho apresenta uma investigação sobre as relações entre as técnicas de otimização e manufatura aditiva. Como estudo de caso, foi avaliado a configuração e aplicações de um grampo metálico, elemento que compõe a ferramenta denominada acopladora flexível (BR 10 2012 026038-7 A2), usada na fabricação e montagem de tubulações industriais soldadas. Para este fim, o método Smoothing Evolutionary Strucutural Optimization (SESO) foi empregado para o estudo topológico, seguido de uma análise estrutural via SolidWorks. Foram analisados os parâmetros de tensão máxima de Von Mises, percentual de redução de peso, quantidade de cavidades e complexidade do modelo ótimo, além da realização de testes de deflexão e estricção máxima para o componente. Os resultados obtidos foram comparados com os do modelo original, sendo observado uma boa concordância entre os comportamentos estruturais. O trabalho realizado mostra que a aplicação da técnica de otimização topológica via SESO, anterior ao estudo estrutural, auxiliou na determinação, de forma ágil, da quantidade e posicionamento das cavidades. Entende-se que a metodologia utilizada resulta em uma redução no tempo de análise e processamento da estrutura, bem como os custos computacionais envolvidos e que, portanto, pode ser empregada para facilitar o processo de otimização de estruturas.
Otimização topológica aplicado no desenvolvimento de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos
(2022-09-01) Santos, Diogo Alexandre Silva; Mestre Evanilton José Alves Barbosa
A busca para obter maneiras de se produzir peças mais baratas e eficientes, é uma constante nas indústrias. Neste contexto, o método de elementos finitos e otimização topológica mostram-se muito úteis. O método dos elementos finitos é utilizado para a modelagem de um problema genérico que envolve meios contínuos, por meio da análise de partes discretizadas, para os quais é possível conhecer ou obter uma descrição matemática do seu comportamento. Tal método é fundamental para a realização de uma otimização topológica. Já a otimização topológica busca obter a melhor geometria da peça, adicionando e removendo material, a fim de se obter uma peça mais leve e/ou mais resistente. Com base nisso, o presente trabalho buscou a melhor geometria para uma engrenagem cilíndrica de dentes retos, tornando-a mais leve do que a engrenagem original. Tais engrenagens são peças cilíndricas retas dotadas de dentadura externa com finalidade de transmitir movimento.
Previsão de falhas em rolamentos utilizando aprendizado de máquina
(2021-07-07) Santos, João Vitor de Lima; Doutor Leandro Freitas de Abreu
O presente trabalho tem como objetivo utilizar o aprendizado de máquina, em uma aplicação mais voltada para a área da mecânica, prever falhas/defeitos em rolamentos mecânicos, que são bastante utilizados em todo tipo de sistema ou maquinário na indústria. Alguns caminhos e etapas foram extremamente necessários para se alcançar os resultados esperados, após a definição do estudo de caso, informações provenientes de um experimento real, foi encontrado no repositório da NASA, sendo preciso organizar e preparar os mesmos. Para o processamento dos dados a Transformada de Wavelet foi a escolhida, em termos de descrever melhor os eventos, considerando também o tempo na análise das frequências do sinal, o que se tornou imprescindível calcular alguns paramêtros estatísticos dos coeficientes que a Wavelet retornou. Sendo assim dois algoritmos de aprendizado de máquina foram selecionados, Máquina de Vetores de Suporte e a Rede Neural Artificial, para entender os paramêtros estatísticos dos coeficientes e realizar as previsões dos estados condicionais dos rolamentos. Por fim o desempenho da SVM foi muito satisfatório em comparação com a RNA.

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